不溶于水的金屬氫氧化物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容設(shè)及具有優(yōu)異結(jié)晶性質(zhì)的金屬氨氧化物及其制備方法，其中所述金屬 氨氧化物特別是包含堿金屬和/或堿±金屬的金屬氨氧化物。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬氨氧化物是由金屬離子和氨氧根（0H)形成的化合物，并且具有強(qiáng)離子鍵性 質(zhì)的氨氧化物例如氨氧化鋼容易溶解在水溶液中，而具有強(qiáng)共價鍵性質(zhì)的氨氧化物例如氨 氧化被度e(0H)2)不容易溶解在水溶液中。除氨氧化被和氨氧化儀之外，堿金屬族和堿± 金屬族的多數(shù)金屬氨氧化物良好地溶于水中，而包含Μη、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Ru、化、 Ag、Cd、Ir、W、Au、Hg、Al、Ga、In、Sn、Tl、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、F*m、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb或Lu的過渡金屬、后過渡金屬和銅系金屬的氨氧化物不溶于水。溶于水的金屬氨氧 化物用作強(qiáng)堿，而不溶于水的金屬氨氧化物用作阻燃劑、抗酸劑、吸附劑等。此外，不溶于水 的氨氧化物用作催化劑、巧光物質(zhì)、電極材料、二次電池材料、纖維材料、磁性材料等。
[0003] 另外，前述不溶于水的金屬氨氧化物可W通過在500°CW上的高溫下的熱處理轉(zhuǎn) 化成金屬氧化物，因此前述不溶于水的金屬氨氧化物也用作制備氧化物的前體。例如，氨 氧化錠（Y(〇H)3)通常由于六方晶相而形成例如棒、線、管和層狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體，并且具有該 結(jié)構(gòu)的氨氧化錠可W通過在高溫（例如，500°CW上）下的熱處理進(jìn)行脫水W轉(zhuǎn)化成氧化 錠燈2〇3)。此時，根據(jù)結(jié)構(gòu)中所保持的特性可W形成具有例如棒、線和管的結(jié)構(gòu)的氧化錠 燈2〇3)(參見：Shiba'F.等，CrystEngComm, 2013, 15:1061-106。。
[0004] 同時，美國專利申請公開第2011/0143139號設(shè)及一種制備金屬氨氧化物納米薄 片的方法，其中該金屬氨氧化物納米薄片通過電化學(xué)法（使用電解裝置）由各種金屬的氧 化物或氨氧化物構(gòu)成。與燃燒合成法相比，電化學(xué)法在如下方面是不利的：該方法需要復(fù)雜 的步驟并且不是經(jīng)濟(jì)有效的。 陽0化]美國專利第5, 879, 647號公開了一種在含有錠鹽的溶液中沉淀氧化錠顆粒的方 法（使用尿素的方法）。然而，由于需要復(fù)雜的工藝來控制氧化錠的粒徑并且該方法的生產(chǎn) 率低，所W該方法不適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006] 此外，不溶于水的金屬氨氧化物可W通過液相法例如水熱合成法或沉淀法從金屬 的硝酸鹽、氯化物、碳酸鹽等來制造。然而，通過上述液相法制造的金屬氨氧化物通常往往 具有低的結(jié)晶度并且不穩(wěn)定。另外，由于該工藝的特性，難W使通過液相法制備的不溶于水 的金屬氨氧化物滲雜有第二金屬組分。該工藝中的運(yùn)些局限性使其難W在金屬氨氧化物或 由該金屬氨氧化物得到的氧化物中均勻地包含第二金屬組分，限制了金屬氧化物的用途。
[0007] 因此，在本領(lǐng)域中迫切需要一種解決上述缺點(diǎn)的制備方法。
[0008] 貫穿本申請，參考了多個專利和出版物并且在括號中提供了引證。通過引用將運(yùn) 些專利和出版物的公開內(nèi)容的全部內(nèi)容在此并入本申請W更全面地描述本申請W及本發(fā) 明所屬領(lǐng)域的現(xiàn)狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究W開發(fā)一種用于制備具有高結(jié)晶度的不溶于水的金屬 氨氧化物的新方法。作為結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種W便捷高效的方式、通過如下步驟制 備不溶于水的金屬氨氧化物的方法：將可溶于水的第二金屬的金屬鹽（特別是堿金屬鹽和 /或堿±金屬鹽）添加至反應(yīng)混合物；用燃燒合成法而不是液相法燃燒得到的混合物；在高 溫（例如，700°C至1400°C )下執(zhí)行二次熱處理；W及用水洗涂得到的產(chǎn)物W去除高活性的 第二金屬組分，并且確認(rèn)在所制備的不溶于水的金屬氨氧化物中仍然有在熱處理之前已經(jīng) 形成化學(xué)上穩(wěn)定的鍵的第二金屬組分中的一部分，由此完成本公開內(nèi)容。
[0010] 因此，詳細(xì)描述的一方面提供一種制備不溶于水的金屬氨氧化物的方法。
[0011] 詳細(xì)描述的另一方面提供一種通過上述方法制備的不溶于水的金屬氨氧化物。
[0012] 詳細(xì)描述的又一方面提供一種制備不溶于水的金屬氧化物的方法。
[0013] 詳細(xì)描述的又一方面提供一種發(fā)光裝置。
[0014] 詳細(xì)描述的又一方面提供一種用于太陽能電池的波長轉(zhuǎn)換組合物。
[0015] 根據(jù)下面的【具體實施方式】W及所附權(quán)利要求和附圖，本公開內(nèi)容的其他目的和優(yōu) 點(diǎn)將變得明顯。
[0016] 在本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于制備不溶于水的金屬氨氧化物的方法，該 方法包括如下步驟： 陽017] (a)在400°C W上至小于700°C的溫度下燃燒第一金屬的金屬鹽、第二金屬的金屬 鹽和尿素的混合水溶液；
[001引 化）使在步驟（a)中得到的粉末在700°C至1300°C的溫度下經(jīng)歷熱處理擬及
[0019] (C)用水溶液洗涂在步驟化）中得到的粉末，其中所述粉末包括所述金屬氨氧化 物，所述金屬氨氧化物包括所述第一金屬和所述第二金屬。
[0020] 在發(fā)明的另一方面，提供了一種根據(jù)前述方法制備的通過下式1表示的不溶于水 的金屬氨氧化物：
[0021] 式 1 陽0巧 Ml A/2(〇H)3x:Nw
[0023] 在式1中，Μ為選自銅系金屬、過渡金屬和后過渡金屬中的一種或更多種金屬；N為 堿金屬或堿上金屬；并且X為2. 9的實數(shù)且W為0. 00001《W《0. 5的實數(shù)。
[0024] 在本發(fā)明的又另一方面，提供了一種用于制備不溶于水的金屬氧化物的方法，該 方法包括如下步驟：在300°C至1400°C的溫度范圍內(nèi)加熱根據(jù)上述方法制備的不溶于水的 金屬氨氧化物。
[0025] 在本發(fā)明的又另一方面，提供了一種包括前述發(fā)巧光的不溶于水的金屬氨氧化物 或得自該金屬氨氧化物的金屬氧化物、W及490nm W下的激發(fā)光源的發(fā)光裝置。
[00%] 本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究W開發(fā)一種用于制備具有高結(jié)晶度的不溶于水的金屬 氨氧化物的新方法。作為結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了通過如下步驟W便捷高效的方式制備 不溶于水的金屬氨氧化物的方法：將可溶于水的第二金屬的金屬鹽添加至反應(yīng)混合物；用 燃燒合成法而不是液相法燃燒得到的混合物；在高溫（例如，700°C至1400°C )下執(zhí)行二次 熱處理；W及用水洗涂得到的產(chǎn)物W去除高活性的第二金屬組分，并且確認(rèn)在所制備的不 溶于水的金屬氨氧化物中仍然有在熱處理之前已經(jīng)形成化學(xué)上穩(wěn)定的鍵的第二金屬組分 中的一部分。
[0027] 金屬滲雜的氧化錠用作多個領(lǐng)域中的基礎(chǔ)材料，例如包括發(fā)光巧光材料、多種陶 瓷材料的燒結(jié)助劑W及高功率固態(tài)激光系統(tǒng)中的增益介質(zhì)，運(yùn)是因為該材料具有提高的燒 結(jié)能力（例如，高熱導(dǎo)率）和獨(dú)特的發(fā)光性質(zhì)（例如，寬發(fā)射線寬）。因此，已經(jīng)嘗試了各種 方法（例如，機(jī)械粉碎法、氣體蒸發(fā)法、共沉淀法、溶膠凝膠合成法等）用于得到具有優(yōu)異的 燒結(jié)能力和細(xì)而均勻的粒徑的氧化錠（或氧化錠納米粉末）。然而，運(yùn)些方法具有如下局限 性：運(yùn)些方法由于工藝步驟復(fù)雜而難W工業(yè)應(yīng)用；或者在工藝簡單的情況下很難控制氧化 錠納米粉末的尺寸。
[0028] 本發(fā)明提供了一種用于制備不溶于水的金屬氨氧化物的新方法，能夠克服如下在 制備不溶于水的金屬氨氧化物方面的缺點(diǎn)：在通過常規(guī)方法制備該氨氧化物時該氨氧化物 往往具有低的結(jié)晶度并且不穩(wěn)定。另外，本發(fā)明的方法可W容易地應(yīng)用于制備各種金屬氨 氧化物，并且適用于制備具有細(xì)而均勻的粒徑的不溶于水的金屬氨氧化物。
[0029] 首先，制備包含感興趣的第一金屬的金屬鹽、第二金屬的金屬鹽和尿素的混合水 溶液。此時，根據(jù)目的可W包括兩種或更多種第一金屬的金屬鹽。此后，在高溫下從混合水 溶液蒸發(fā)水（例如，在預(yù)熱至500°C的電爐中）?？蒞甚至在700°C下執(zhí)行高溫?zé)崽幚恚ńY(jié) 果未示出）。在通過高溫?zé)崽幚韺⑺畯幕旌纤芤喝コ?，在短時間（例如，幾秒至幾分 鐘）內(nèi)燃燒剩余組分中的尿素，可W得到燃燒產(chǎn)物（粉末，例如，白色粉末）。
[0030] 在某個實施方案中，第一