CN101415509A - 超高纯度金属氧化物、混合金属氧化物、金属以及金属合金的均匀纳米颗粒的制备 - Google Patents

超高纯度金属氧化物、混合金属氧化物、金属以及金属合金的均匀纳米颗粒的制备 Download PDF

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Abstract

含有具有窄粒度分布的和高纯度的金属钠米颗粒、混合金属(合金)钠米颗粒、金属氧化物钠米颗粒以及混合的金属氧化物纳米颗粒的组合物。还提供了制备金属钠米颗粒、混合金属钠米颗粒、金属氧化物钠米颗粒以及混合的金属氧化物纳米颗粒的方法。

Description

超高纯度金属氧化物、混合金属氧化物、金属以及金属合金的均匀纳米颗粒的制备
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2006年2月16日提交的美国临时申请号60/774,990，以及于2006年12月11日提交的名称为“超高纯度金属氧化物、混合金属氧化物、金属及金属合金(II)的均匀纳米颗粒的制备”的另外的美国临时专利申请的优先权。
关于联邦政府资助的R&D的声明
[0002]实施方案是用来自美国政府的支持而做出的，并且依照能源部合同编号DE-FG02-05ER15666，美国政府对本发明可能有一定的权利。
发明背景
发明领域
[0003]本发明涉及到金属和金属氧化物纳米颗粒，制备金属和金属氧化物纳米颗粒的方法，可用于制备金属和金属氧化物纳米颗粒的化合物，以及由这些纳米颗粒制成的产品。
相关技术的说明
[0004]具有纳米尺寸的材料的合成、表征以及应用是活跃的领域。对于纳米级金属和金属氧化物的性质和用途的探索正在多种学科中进行，如化学、物理学、材料科学、以及工程学。在本领域中存在对一种更经济有效的方法的需要，以用于制备多种具有均匀的大小、新的组成以及高纯度的纳米颗粒。还需要的是可靠的金属、混合金属(合金)、金属氧化物以及混合金属氧化物的纳米颗粒，这些纳米颗粒具有改进的特征和特性以用于不同的应用中。
发明概述
[0005]在一些优选的实施方案中，提供了金属纳米颗粒、混合金属(合金)纳米颗粒，金属氧化物纳米颗粒和/或混合金属氧化物纳米颗粒。根据这些实施方案，这些纳米颗粒可以但不是必需地具有以下特性中的一种或多种：一个预定的平均粒度，约1nm至约100nm的平均粒度，一个窄的粒度分布，在平均粒度的约1％至约15％之内的粒度分布，一个预定的粒度分布，基本一致的氧化态，高的纯度，一个预定的氧化态，一个预定的化学计量、以及一个相对均匀的化学组成。在一些优选的实施方案中，提供了制备金属纳米颗粒、混合金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒以及混合金属氧化物纳米颗粒的方法。其他优选的实施方案涉及可以用于形成纳米颗粒的一种前体材料。在一些实施方案中，该前体材料可以包括一种复杂混合物，该复杂混合物包括一种金属氢氧化物和一种盐化合物。术语“复杂混合物”是指除了存在一种混合物中的各组分之间的相互作用，它超出了一种简单的物理混合中的相互作用。此外，还披露了由此类纳米颗粒制备的产品。
附图简要说明
[0006]图1是前体材料样品的一个X-射线衍射(XRD)图样，该前体材料是通过将碳酸氢铵分别与硝酸铝、硝酸铁、以及硝酸镍混合而形成的。
[0007]图2描绘了从一些前体材料的样品取得的热重量分析(TGA)曲线，这些前体材料是通过将碳酸氢铵分别与硝酸铝、硝酸铁、以及硝酸镍混合而形成的。
[0008]图3描绘了从一些前体材料的样品获得的差示扫描热量法(DSC)曲线，这些前体材料是通过将碳酸氢铵分别与硝酸铝、硝酸铁、以及硝酸镍混合而形成的。
[0009]图4是取自实例26中形成的氧化钇(Y2O3)纳米颗粒的样品的XRD图样。
[0010]图5是取自实例26中形成的氧化钇(Y2O3)纳米颗粒的样品的透射电子显微术(TEM)图像。
[0011]图6是取自氧化镍(NiO)纳米颗粒样品的XRD图样，这些氧化镍纳米颗粒是根据实例2将前体材料在300℃于空气中加热一小时后形成的。
[0012]图7是取自实例2中形成的氧化镍纳米颗粒样品的TEM图像。
[0013]图8是取自实例6中形成的镍铁氧化物(NiFe2O4)纳米颗粒样品的XRD图样。
[0014]图9是取自实例6中形成的镍铁氧化物纳米颗粒样品的TEM图像。
优选实施方案的详细说明
[0015]以下说明和实例详细展示了本发明的优选实施方案。本领域技术人员可以理解本发明在其范围内包含的众多变体和改变。因而，对优选实施方案的说明不应认为是限制本发明的范围。
[0016]实施方案在很广的意义上并且非限制性地涉及一种新颖的、简单的方法用于制备大量的纳米金属和金属氧化物粉末，这些粉末具有超高的纯度并且对粒度有严格控制、同样还对粒度分布和金属氧化态有严格控制。该方法可以适合于广泛的种类和组合的金属，并且提供了一种商业上可行的途径来大规模生产金属和金属氧化物纳米颗粒。由此形成的纳米颗粒可以有效地用于多种用途，例如催化剂、磨损和辐射保护涂层、电池、陶瓷、电子和光电器件、燃料电池、超级磁体、摄影悬浮液、及其类似物。实施方案还涉及一种前体材料，该材料可以用于生产高纯度的、粒度严格控制的、粒度分布严格控制的、以及金属氧化态严格控制的金属和金属氧化物的纳米颗粒。该前体材料可以是稳定的并且可以与多种生产条件相适配。
[0017]如此处所使用，术语“纳米颗粒”是一个广义的术语并以其普通含义来使用，它不受限制地包括在纳米尺度可合理测量的物质的一种颗粒，包括但不限于直径在约1nm至约100nm之间的一种颗粒。纳米颗粒可以是指任何特别的固体或半固体形式的物质的一种颗粒，包括但不限于，结晶的和无定形的固体形式。
[0018]如此处所使用，术语“金属”是一个广义的术语并且以它的普通含义来使用，它不受限制地包括：金属、类金属、过渡金属、镧系元素及锕系元素。确切地说，如此处所使用，金属的意思是元素周期表中除碳、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴、碘、氢、氦、氖、氩、氪、氙和氡之外的任何元素。如此处所使用，金属可以包括处于任何氧化态以及任何纯度的金属和类金属。
[0019]某些优选的实施方案涉及可以用于不同工业应用的金属纳米颗粒。这些金属纳米颗粒可以是单一金属的纳米颗粒。实例包括但不仅限于铍、镁、铝、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、锑、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铪、碲、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、铊、铅、铋、钋、钍、镤、铀、镎以及钚纳米颗粒。
[0020]此外，某些实施方案涉及处于不同氧化态的金属和金属氧化物纳米颗粒。这些金属的不同氧化态可以为0、+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7、以及+8。这些纳米颗粒还可以包括一种氧化物，如氧化铍、氧化镁、氧化铝、氧化钪、氧化钛、氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌、氧化镓、氧化锗、氧化钇、氧化锆、氧化铌、氧化钼、氧化锝、氧化钌、氧化铑、氧化钯、氧化银、氧化镉、氧化铟、氧化锡、氧化碲、氧化锑、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥、氧化铪、氧化钽、氧化钨、氧化铼、氧化锇、氧化铱、氧化铂、氧化金、氧化铊、氧化铅、氧化铋、氧化钋、氧化钍、氧化镤、氧化铀、氧化镎、和氧化钚。
[0021]一些金属纳米颗粒的实施方案包括合金或混合的金属纳米颗粒，这些纳米颗粒包括前述任何金属或金属氧化物的一种组合。还有在其他的实施方案中，纳米颗粒包括混合金属氧化物纳米颗粒，它们包括任何前述金属化合物的一种混合物。混合金属和混合金属氧化物纳米颗粒的例子包括，但不限于镍铁氧化物、锌钴铁氧化物、锂锌镍铁氧化物、锂钴氧化物、锌镉氧化物、铝锌氧化物、铜铟硒、铜硒、钒锡氧化物、锡铀钒镍氧化物、钒锑氧化物、锑锡氧化物、钒锑钨氧化物、铋锶钙铜氧化物、铀钡铜氧化物、铋锶钙铜、铅铋、镉碲、镉硒碲氧化物、铜铋氧化物、锶钛氧化物、钙钛氧化物、镧铝氧化物，以及它们的混合物。
[0022]在某些实施方案中，纳米颗粒可以测量的直径为约1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100nm。另外，纳米颗粒尺寸的范围可以从约任意前述的量至约任意前述的其他量，包括但不限于约1-100nm、约5-80nm、5-30nm、以及10-40nm。在某些优选的实施方案中，纳米颗粒测量为约1-100nm。
[0023]纳米颗粒的纯度没有特别的限制。这些纳米颗粒可以纯粹地包括金属、金属氧化物、混合金属、或混合金属氧化物纳米颗粒或可以包括另外的材料。这些金属、混合金属、金属氧化物或混合金属氧化物纳米颗粒可以包括一个含有这些纳米颗粒样品的约1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.9％、99.99％、99.999％、99.9999％、99.99999％、99.999999％或100％。在某些优选的实施方案中，这些纳米颗粒包括该样品的约90％至约100％。在其他实施方案中，这些纳米颗粒包括该样品的约92％至约99.999999％。还有其他实施方案中，这些纳米颗粒包括该样品的约95％至约99.999％。
[0024]另外，纳米颗粒样品的金属纳米颗粒的正常粒度分布可以包括一种样品的平均粒度的约0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、18％、20％、23％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、75％、85％或95％。另外，纳米颗粒的正常粒度分布可以包括在大约任意前述百分数至约任意其他的前述百分数的范围中的一个量，包括但不限于，平均颗粒直径的约0.1-15％、1-8％、2-12％、以及5-10％。在其他实施方案中，粒度分布的一个标准偏差会是少于大约15nm的一个数。在其他实施方案中，粒度分布的一个标准偏差会是从大约3nm至大约10nm的范围内的一个数。
[0025]此外，在一个样品中的金属、混合金属、金属氧化物、或混合金属氧化物纳米颗粒可以包括不同的氧化态或可以基本上包括相同的氧化态。
[0026]这些纳米颗粒根据实施方案可以存在于一种晶体形式或一种无定形的形式中。
[0027]某些优选的实施方案涉及一种生产金属、金属氧化物、混合金属、或混合金属氧化物纳米颗粒的方法。该方法可以包括以下步骤：提供起始材料、混合起始材料以形成一种前体材料并充分加热该前体材料以形成纳米颗粒。可以按任意顺序提供这些前体材料。这些前体材料可以同时提供或可以顺序地提供。请注意本说明并非旨在限制该方法中步骤的顺序。例如，起始材料可以被提供、被混合然后被加热。作为替代，起始材料可以被加热然后被混合。此外，这些步骤同样可以按任意的组合进行重复。例如，可以对起始材料进行加热、混合、然后再加热。替代地，可以对起始材料进行混合、加热、然后再混合。此外，可以对起始材料进行混合、加热、再混合、然后再次加热。该顺序不由此而受限制。
[0028]在某些实施方案中，这些起始材料包括一种金属盐、或它们的混合物，以及一种碱、或它们的混合物。
[0029]该金属盐的阴离子可以包括有机阴离子、无机阴离子、以及它们的混合物。有机阴离子的例子包括但不限于乙酸根、草酸根以及柠檬酸根。无机阴离子的例子包括但不限于硝酸根、氯化物、硫酸根以及磷酸根。
[0030]该金属盐中的金属可以是任何金属并且可以包括+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7、或+8价的氧化态。该金属盐可以是处于一种无水形式或它可以是处于一种水合的形式。此外，该金属盐可以为一种晶体形式或可以为一种无定形的形式。此外，在一些实施方案中，这些起始材料可以包括多种金属盐的一个混合物。
[0031]金属盐类的例子包括但不仅限于硝酸钴、草酸钴、醋酸钴、柠檬酸钴、氯化钴、硝酸镍、硫酸镍、草酸镍、醋酸镍、硝酸铜、硫酸铜、草酸铜、醋酸铜、柠檬酸铜、氯化铜、硝酸锌、磷酸锌、草酸锌、醋酸锌、氯化锌、硝酸铝、醋酸铝、柠檬酸铝、氯化铝、草酸铝、硝酸铁、草酸铁、醋酸铁、氯化铁、硝酸铁、草酸铁、醋酸铁、氯化铁、硝酸钇、醋酸钇、氯化钇、柠檬酸钇、硝酸钕、醋酸钕、氯化钕、柠檬酸钕、硝酸银、醋酸银、磷酸银、草酸银、氯化银、硝酸锡、柠檬酸锡、草酸锡、氯化锡、硝酸锂、醋酸锂、氯化锂、柠檬酸锂、氯化锆、硝酸锆、柠檬酸锆、草酸锆、硝酸锰、氯化锰、草酸锰、磷酸锰、硝酸铟、氯化铟、醋酸铟、柠檬酸铟、草酸铟、硝酸锑、磷酸锑、醋酸锑、氯化铈、柠檬酸铈、硝酸金、醋酸金、硫酸金、氯化金、硝酸铱、醋酸铱、草酸铱、氯化铱、硝酸镁、氯化镁、柠檬酸镁、醋酸镁、以及它们的混合物。
[0032]该碱可以包括一种化合物，当与金属盐类混合时它导致该金属盐部分或完全水解，并为该金属盐的阴离子提供对应的阳离子。该碱可以是一种固体形式或者它可以是一种液体形式。该碱的例子包括但不限于碳酸铵、碳酸氢铵、倍半碳酸铵、氯化铵、草酸铵、硫酸铵、氢氧化铵、硝酸铵、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、以及它们的混合物。
[0033]可以按不同的量和摩尔比提供该金属盐和碱。此外，当起始材料包括两种或多种金属盐的一个混合物时，可以按不同的量和摩尔比提供这些金属盐。根据某些实施方案，该金属盐和碱的摩尔比不受特别的限制。例如，该金属盐和碱的摩尔比可以是大约0.01、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9或10。此外，该金属盐和碱的摩尔比可以包括在约为任意上述数字至约任意其他上述数字范围内的一个数，包括但不限于0.01-5、1-4、2-6、以及1-3。
[0034]在某些实施方案中，这些起始材料被充分混合以形成一种前体材料。如此处所使用，术语“前体材料”是一个广义的术语，用来无限制地说明当将能量(包括机械能)或力在混合过程中施加于这些起始材料，足够导致起始材料的直接接触从而在起始材料中诱发一个反应时而生成的材料。术语“前体材料”可以用来无限制地说明在将起始材料在任何温度下、于任何类型的气氛中(氧化性、还原性、或惰性)混合任意长的时间，并且用任意量的力或能量以足够在至少一部分起始材料中诱发一个反应而形成的材料。该前体材料可以包括已经完全或部分转化、改变、分解或反应的起始材料。对起始材料施加能量后发生了反应的证据可以通过在混合物施加能量前后对起始材料进行XRD和TGA分析而看出。
[0035]尽管无意受理论束缚，诸位发明人断定，随着将起始材料混合以形成前体材料的进行，金属盐中的金属被水解并且金属盐中的阴离子部分地或全部由羟基所取代以形成结晶的或无定形的金属氢氧化物。该金属的氧化态可以在水解和混合的过程中保持为同一值。此外，该金属的氧化态可以依赖于混合的条件而增加或减少。在混合过程中，碱部分地或完全分解或离解，并且金属盐的阴离子由一个羟基所取代。该金属盐的阴离子和该碱的阳离子可以结合以形成结晶的或无定形的盐类。
[0036]尽管无意受理论的束缚，诸位发明人断定，随着该混合过程的进行，这些金属氢氧化物化合物与所形成的盐类生成了一种复杂混合物，该混合物包括该金属盐的阴离子和该碱的阳离子。例如，在一些实施方案中的硝酸铝和碳酸氢铵用来作为起始材料，混合过程中形成的无定形氢氧化铝与前体材料中的硝酸铵盐化合物形成了一种复杂混合物。还有，在另一个非限制性的实例中有一些实施方案，其中硝酸铁和碳酸氢铵用来作为起始材料，混合过程中形成的无定形氢氧化铁与前体材料中的硝酸铵盐化合物形成了一种复杂混合物。最后，在另一个非限制性的实施方案中，硝酸镍水合物和碳酸氢铵用来作为起始材料，混合过程中形成的无定形氢氧化镍与前体材料中的硝酸铵盐化合物络合。图1描绘了取自前体材料样品的XRD衍射图样，这些样品是通过将混合碳酸氢铵与硝酸铝、硝酸铁、硝酸镍分别混合而成。这些衍射图样各自与存在的结晶硝酸铵相符合。该XRD数据证实，在混合过程中形成了结晶硝酸铵。与铝、铁和镍的金属氢氧化物的衍射图样相对应的峰的缺失表明形成了无定形金属氢氧化物。最后，图2和3描绘了前体材料的样品的TGA和DSC曲线，这些样品是通过将碳酸氢铵与硝酸铝、硝酸铁、硝酸镍分别混合而形成的。在三个样品中硝酸铵的最终吸热分解温度的不同表明在非晶态氢氧化物和硝酸铵之间形成了一种复杂混合物。该盐与每一种单独的金属氢氧化物以一种独特的方式相互作用。
[0037]在一些实施方案中，该金属盐和该碱在基本上没有溶剂和溶剂分子的固体状态下混合。在一些实施方案中，这些金属盐离子和碱离子未进行溶剂化但直接相互作用并直接相互取代。一些实施方案中，混合过程中溶剂分子可以存在但未达到足够使该金属盐和碱离子完全溶剂化的浓度。还有在其他实施方案中，在混合过程中溶剂分子可以存在为足以使这些离子溶剂化并且形成包含该金属盐和该碱的溶液。
[0038]随着混合过程的进行，该前体材料可以变为凝胶状或半固态的。特别是，在一些包括水合的金属盐类的实施方案中，水合作用的水可以释放出并且该前体材料可以软化。在混合过程中可以加入水以增强混合的效力并帮助确保反应完全。例如，如果起始材料包括5g金属和5g碱，在混合之前或在混合过程中可以加入约1、2、5、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175或200ml水。此外，在混合之前或在混合过程中可以加入以下范围内的一个量的水，该范围是从大约任意前述的值至大约任意前述其他的值，包括但不限于1-10ml、5-15ml和3-10ml水。
[0039]一些实施方案中，前体材料的颜色可以随着混合过程的进行而变化。例如，包括硝酸钴和碳酸氢铵作为起始材料的前体材料的颜色随着混合过程的进行可以由红色变为黑色。在包括碳酸氢铵作为碱的实施方案中，随着混合过程的进行可能放出二氧化碳气体。
[0040]随着混合过程的进行前体材料的温度不是特别受限的并且在混合过程中可以变化。在某些优选的实施方案中，该混合过程在室温下进行(例如20℃至30℃)。然而在某些实施方案中，混合过程发生于稍微或实质性地低于室温的温度下。还有，在一些实施方案中，混合过程在稍微或实质性地高于室温的温度下进行。
[0041]混合的持续时间不受特别的限制。在某些实施方案中，混合可以一直进行到基本上所有金属盐都已转化为金属氢氧化物。除其它因素外，取决于所使用的金属盐、所使用的碱、在混合之前或混合过程中加入水的量、在混合过程中引入该混合体系的力或能量的量值这一时间量值将变化。从金属盐到金属氢氧化物的转化可以通过TGA和/或XRD进行监控。此外，除其他因素之外，金属盐转化为金属氢氧化物的比率将取决于所使用的金属盐、所使用的碱、在混合之前或混合过程中加入水的量、以及在混合过程中引入该混合体系的力或能量的量值。
[0042]在混合过程中，起始材料和前体材料的粒度可以由于不同的因素而降低。在混合过程中可以影响这些材料的粒度的因素包括但不限于在混合过程中施加于该混合体系的力或能量、混合时间的长度、以及混合过程中混合物的温度。
[0043]可任选地，可以将前体材料混合两次或多次。不同的混合程序可以在类似的或不同的条件下进行。
[0044]混合的方法不受特别的限制。例子包括但不限于用钵与杵的研磨、球磨、辊磨、或反向旋转器(counter rotator)混合。
[0045]类似地，引入混合体系的能量或力的量值不受特别的限制并且在混合过程中可以变化。一些实施方案中例如使用钵与杵的混合与碾磨，能量的量值发生变化并且不能确切地被量化。在其他实施方案中，可以严格控制混合过程中引入能量的量值以控制前体的形成和控制在混合之后纳米颗粒的形成。例如，通过使用一台球磨机、辊式磨碎机、或一台反向旋转器，对于引入混合体系和施加于起始材料的能量或力的量值可进行更多的控制。
[0046]在某些实施方案中，可以将包括金属氢氧化物的前体材料进行干燥以除去过量的水。该干燥过程可以在约30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115或120℃下进行。此外，干燥可以在一个范围内的温度下进行，该范围可以从大约任意前述的值至大约任意前述的其他的值，包括但不限于约70-100℃、80-95℃、以及85-100℃。在一些实施方案中当对前体材料进行干燥时，该干燥过程可以进行不同的时间长度，包括但不限于约1、5、12、24、48、72、96、120、144、168、192、216、240、500、750、1000、1500、2000、或2500小时。此外，该干燥过程可以进行以下范围内的一段时间，该范围是从大约任意前述量至大约任意其他的前述量，包括但不限于1-24、2-20、以及5-8小时。干燥后，该前体材料可能会聚附。可以对聚附的前体材料进行研磨、声处理或进行其他处理以将前体材料的颗粒进行分离或分散。
[0047]在某些优选的实施方案中该前体材料是稳定的。如以上所述，可以将前体材料进行干燥。可以将前体材料进行研磨以将颗粒分离或减少前体材料颗粒的大小。该前体材料可以储存长期的一段时间。该前体材料可以在空气中或一种惰性气氛中储存。
[0048]在某些实施方案中，可以对包括金属氢氧化物的前体材料进行加热。随着加热过程的进行，前体材料的金属氢氧化物部分地或完全脱水而形成金属、金属氧化物、混合金属、或混合金属氧化物纳米颗粒并且前体材料中的其他盐类分解。在一些实施方案中，这些盐可以分解而释放气态产物。例如草酸盐、柠檬酸盐以及醋酸盐可以部分或完全分解而生成二氧化碳和水；氯化物可以部分或完全分解而形成氯气，铵可以部分或完全分解而生成氨气；以及硝酸盐可以部分或完全分解生成氧化亚氮和水。在其他实施方案中，这些盐可以部分分解并且部分留在包括纳米颗粒的样品中。
[0049]该加热可以在不同的条件下进行，包括不同的加热速度、停留温度、停留时间、和冷却速度。此外，该加热可以在两种或以上的加热速度、停留温度和/或停留时间的一个组合下进行。
[0050]该加热速度不受特别的限制并且可以包括大约0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、17、20、22、25、27、30、32、35、or 40℃每分钟的一个加热速度。此外，该加热速度可以包括以下范围的一个速度，该范围是从任意前述值至任意其他的前述值，包括但不限于5-30、10-40、以及20-30℃每分钟。
[0051]该停留温度不受特别的限制并且可以包括一个停留温度大约为150、175、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740、或750℃。此外，该停留温度可以包括以下范围的一个温度，该温度包括约任意前述值到任意其他的前述值，包括但不限于250-750、300-650、275-675、300-400、300-550、400-600、以及300-600℃。
[0052]该停留时间不受特别的限制并且可以包括的一个停留时间大约为1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、450、500、550、或600分钟。此外，该停留时间可以包括以下范围的一个时间，该时间包括约任意前述值到任意其他的前述值，包括但不限于100-600、180-300、200-400、以及350-500分钟。
[0053]在某些优选的实施方案中，该加热过程可以包括一个初始的加热速度、一个停留温度和一个停留时间。另外，某些优选的实施方案中，该起始加热速度包括大约5℃至20℃每分钟，该最终停留温度包括一个约300℃至约600℃的温度，并且该停留时间包括约30至约90分钟。在某些工业应用中例如燃料电池，选择可以在一个较高的停留温度下使用的金属盐类是有益的。金属盐和碱的选择以及纳米颗粒的生产可以针对应用专门定制。
[0054]除其他因素之外，取决于所使用的起始材料、金属盐和碱的摩尔比、混合持续的时间、在混合过程中形成的金属氢氧化物的量、加热速度、停留温度以及停留时间，所生成的纳米颗粒的尺寸可以变化。例如，在包括相同起始材料的实施方案中，在一个更长的混合时间或一个更完全的反应以便在混合和加热过程中形成金属氢氧化物之后形成的纳米颗粒可以小于在一个较短时间的混合或一个更不完全的反应以便在混合和加热过程中形成金属氢氧化物之后形成的纳米颗粒。此外，在另一个非限制性实例中，在包括相同起始材料、混合条件和加热条件的实施方案中，由包括一个较大的碱与金属比例的起始材料形成的纳米颗粒可以小于由包括一个较小的碱与金属比例的起始材料形成的纳米颗粒。此外，在另一个非限制性实例中，在包括相同起始材料的实施方案中，以一个较不迅速的加热速率和在一个较低的停留温度下形成的纳米颗粒可以小于以一个较迅速的加热速率和在一个较高的停留温度下形成的纳米颗粒。还有，在包括相同起始材料的实施方案中，在一个较短的停留时间中形成的纳米颗粒可以小于在一个较长的停留时间中形成的纳米颗粒。
[0055]此外，除其他因素之外，取决于所使用的金属的种类以及反应条件，生成的纳米颗粒的形状可以变化。在某些实施方案中，形成了球状纳米颗粒。然而，如实例26中的氧化钇颗粒所例证的，形成的纳米颗粒可以是圆柱状或棒状。棒状纳米颗粒的形成表明上述方法允许晶体生长并且形成热力学稳定的构象。
[0056]在某些实施方案中，该加热可以在一个氧化性的、惰性的、或还原性的气氛中进行。一种氧化性的气氛可以包括包含氧化剂(例如氧气)的气氛。一种还原性的气氛可以包括含有还原剂(例如氢气)的一种气氛。一种惰性气氛可以包括基本上没有氧化剂和还原剂的一种气氛。例如，一种惰性气氛可以包括氩、氦、或氮气。
[0057]此外，该加热可以在一种或多种此类气氛的一个组合下进行。例如，该加热可以在一种惰性气氛中发生特定的一段时间，并且在一种还原性气氛中发生特定的一段时间。还有，在一些实施方案中，该加热可以在一种氧化性气氛中发生特定的一段时间，并且在一种还原性气氛中发生特定的一段时间。请注意这些实例旨在仅用于说明的目的并且没有穷尽可能的组合和/或变体。
[0058]通过在一种氧化性、惰性、或还原性气氛中进行加热可以控制所生成纳米粒子的氧化态。例如，在氧气氛中加热起始材料可以用于产生高氧化态的金属氧化物纳米颗粒。类似地，在氢气氛中加热起始材料可以用于产生零氧化态的金属纳米颗粒。最后，在惰性气氛中加热起始材料可以用于维持起始金属盐的氧化态。
[0059]所生成纳米颗粒的氧化态可以是基本上统一的。例如，如果对前体材料的加热是在一种还原性气氛中进行，所有或者基本上所有形成的颗粒可以为零氧化态。类似地，如果对前体材料的加热是在一种惰性气氛中进行，所有或者基本上所有金属氧化物纳米材料的金属可以与起始材料处于相同的氧化态。请注意此说明仅仅是用于说明和说明的目的并非旨在对本发明的范围进行任何限制。还可以有几个其他因素，例如起始材料以及混合条件，可以影响所生成纳米颗粒的氧化态。
[0060]此外，根据某些实施方案，所生成的纳米颗粒可以包括一种混合氧化态的材料。
[0061]所生成纳米颗粒的粒度分布可以是基本上均匀的。例如，将起始材料加热可以导致纳米颗粒的形成，其中这些纳米颗粒的正常尺寸分布包括该样品平均粒径的约0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、18％、20％、23％、25％、30％、35％、40％、45％或50％。均匀度的范围可取决于几个因素，包括但不限于在混合过程中由这些金属盐形成的一种或多种金属氢氧化物的程度、加热速率以及停留温度。在某些实施方案中，粒度分布的一个标准偏差是少于约15nm的一个数。在其他实施方案中，粒度分布的一个标准差是在约3nm到约10nm、或约2nm至约6nm的范围内的一个数。
[0062]在某些优选的实施方案中，所生成的金属、金属氧化物、混合金属、以及混合的金属氧化物纳米颗粒的晶相可以是基本均匀的。例如，在某些实施方案中，所生成颗粒基本是单相的。所生成纳米颗粒的相纯度可取决于几个因素，包括但不限于进行加热时所处的气氛(氧化性、还原性、或惰性)，以及所使用的碱。
[0063]纳米颗粒的纯度不受特别的限制。收集物可以纯粹地包括纳米颗粒或可以包括另外的材料。金属、混合金属、金属氧化物、或混合金属氧化物纳米颗粒可以包括样品的约1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.9％、99.99％、99.999％、99.9999％、99.99999％、99.999999％或100％。在某些优选的实施例中，这些纳米颗粒可以包括样品的约98-100％、98-99％、98-99.999％、99-99.99999％和98-100％。除其他因素之外，所生成纳米颗粒样品的纯度可取决于起始材料的纯度。
[0064]纳米颗粒的形态(形状)可以是基本均匀的。
[0065]在包括形成合金类或混合金属纳米颗粒和混合金属氧化物纳米颗粒的实施方案中，除其他因素之外，取决于在起始材料中的不同金属盐的摩尔比，混合金属和混合金属氧化物纳米颗粒的化学计量可以变化。总的来说，所生成的混合金属或混合金属氧化物纳米颗粒的化学计量在其他因素恒定时会遵循实施方案中起始材料的金属盐的摩尔比。例如，如果起始材料包括第一金属盐和第二金属盐的一个摩尔比为1:1，在混合和加热之后所有或基本上所有所形成的混和金属或混合金属氧化物纳米颗粒的化学计量可为1:1。同样，如果起始材料包括第一金属盐、第二金属盐和第三金属盐的一个摩尔比为1:1:2，在混合和加热之后所有或基本上所有所形成的混和金属或混合金属氧化物纳米颗粒的化学计量可为1:1:2。由此，可以获得一个非常精确的金属化学计量比。请注意此说明仅仅是用于解说和说明的目的而并非旨在对本发明的范围进行任何限制。可能会有几种其他的因素可影响所得混合金属纳米颗粒的化学计量。
实例
[0066]应该理解在此说明的这些实例和实施方案仅用于说明的目的，有鉴于此，本领域的技术人员将会想到不同的变更和改变，而这些变更和改变须包括在本申请的精神和范围之内。本发明无须背离其精神和实质属性即可以采取其他具体的形式。
[0067]实例1：将20克硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)与6.2克碳酸氢铵混合。随着混合过程的进行，发生固相反应使前体材料的外观由红色变为黑色。使用钵与杵将混合物混合约25分钟，生成前体材料。随后，将前体在80℃下干燥约6.5小时然后在300℃下在一种氩气气氛中加热两小时。所得的产物为8nm的氧化钴。氧化钴产品的纯度由ICP进行测量并且发现低至ppm级别时仍无可检出的杂质。
[0068]实例2：除使用20克硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)代替20克硝酸钴以及使用8.1克碳酸氢铵代替6.2克之外，重复实例1。将该前体材料分为两部分。将一部分在300℃下在空气中加热一小时并将另一部分在400℃下在空气中加热一小时。这两部分分别生成3nm和9nm的氧化镍。3nm氧化镍的一个TEM图像和一个XRD图样分别在图6和7中示出。
[0069]实例3：除使用20克硝酸铜(Cu(NO3)2·2.5H2O)以及7.7克碳酸氢铵之外，重复实例1。将该前体材料在300℃下在空气中加热一小时生成8nm的氧化铜(CuO)。
[0070]实例4：除使用20克硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)代替20克硝酸钴以及使用7.9克碳酸氢铵之外，重复实例1。将该前体材料分为两部分。将一部分在300℃下在空气中加热90分钟并将另一部分在400℃下在空气中加热90分钟分别生成8nm和16nm的氧化锌(ZnO)。
[0071]实例5：除使用20克硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)代替20克硝酸钴以及使用13克碳酸氢铵之外，重复实例1。将前体材料分为两部分。将一部分在300℃下在空气中加热一小时并将另一部分在450℃下在空气中加热一小时分别生成2nm和8nm的氧化铝(Al2O3)。
[0072]实例6：除起始材料为30克硝酸铁(Fe(NO3)2·9H2O)、10.8克硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)以及14.1克碳酸氢铵之外，重复实例1。将前体材料分为两部分。将一部分在300℃下在空气中加热90分钟并将另一部分在500℃下在空气中加热分别生成测量为小于1nm和7nm的镍铁氧化物晶体(NiFe2O4)。7nm镍铁氧化物的一个XRD图样和一个TEM图像分别在图8和9中示出。
[0073]实例7：除起始材料为30克硝酸铁(Fe(NO3)2·9H2O)、4.6克硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)、6.72克硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)以及25克碳酸氢铵之外，重复实例1。将该前体材料在400℃下在空气中加热一小时生成8nm的结晶的锌钴铁氧化物(Zn0.4Co0.4Fe2O4)。
[0074]实例8：除起始材料为30克硝酸铁(Fe(NO3)2·9H2O)、3.80克硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)、4.02克硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、0.36克硝酸锂(LiNO3)，以及使用了22克碳酸氢铵之外，重复实例1。将该前体材料在450℃下在空气中加热一小时生成8nm的结晶的锂锌镍铁氧化物(Li0.15Zn0.3Ni0.4Fe2.15O4)。
[0075]实例9：除使用20克硝酸钇(Y(NO3)3·6H2O)以及14克碳酸氢铵作为起始原料之外，重复实例1。将该前体材料干燥并且分为两部分。将一部分在400℃下在空气中加热一小时并将另一部分在500℃下在空气中加热一小时分别生成1nm和13nm的氧化钇(Y2O3)。
[0076]实例10：除使用20克硝酸钕(Nd(NO3)3·6H2O)和15克碳酸氢铵作为起始材料之外，重复实例1。将该前体材料干燥然后在500℃下在空气中加热一小时生成9nm的氧化钕(Nd2O3)。
[0077]实例11：除使用5克硝酸银(AgNO3)和6克碳酸氢铵作为起始材料之外，重复实例1。将前体材料干燥然后在250℃下在空气中加热一小时生成67nm的氧化银(Ag2O)。
[0078]实例12：除将前体材料干燥然后在450℃在一种氢气氛中加热两小时之外，重复实例2，生成40nm的镍金属纳米颗粒。
[0079]实例13：除将前体材料在300℃在一种氩气气氛下分别干燥两小时和四小时之外，重复实例1。产物分别为8nm和10nm的氧化钴。
[0080]实例14：将5克草酸锡(Sn(C2H3O2)2)与3.4克碳酸氢铵在一个氧化铝研钵中组合并且混合大约15分钟，形成前体材料。随着混合的进行，该混合物变湿并形成一种凝胶。混合后，将前体材料置于一个烘箱中于85℃下放置24小时并干燥。生成2.72克干燥的前体材料。将干燥后的前体材料在一个铝燃烧皿中散开并且在300℃下以20℃每分钟的斜坡速率加热一小时。得到了2.5克氧化锡(SnO2)产物并进行分析。所得纳米颗粒的平均直径是4nm。使用电感耦合等离子体(ICP)分析来测定纳米颗粒的纯度。该氧化锡样品确定为含有少于0.5％的碳、少于0.5％的氢、以及少于0.5％的氮。未观测到可检出水平的氯、铅、铁、硫酸盐。由此，该氧化锡样品纯度大于98.5％。这些杂质似乎是由于吸附至纳米颗粒表面的水和二氧化碳而不是纳米颗粒的整体部分。
[0081]实例15：将0.59克硝酸锂(LiNO3)和2.11克草酸钴(Co(C2H3O2)2·4H2O)与2.0克碳酸氢铵组合。将该混合物在一个氧化铝研钵和杵内混合形成前体材料。该前体材料变湿并且形成一种糊状块或一种稠浆。将该浆液混合超过20分钟直至不再产生气体。然后将该前体材料在一个烘箱内于85℃下干燥24小时。然后将干燥后的前体材料于400℃下烘焙两小时。生成锂钴氧化物(LiCoO2)；所得纳米颗粒的平均直径是15nm。
[0082]实例16：将3.6619克草酸镍水合物(NiC2O4·2H2O)和3.1653克碳酸氢铵(铵:草酸盐的比率为2:1)在一个研钵内组合并且向该混合物中加入5.0ml水。将该混合物用一个研杵混合10分钟形成前体材料。将所得前体材料置于一个烘箱中预热到90℃的并且干燥24小时。将干燥的前体材料碾磨成一种精细粉末。然后将干燥的前体材料置于一个箱式炉中，该箱式炉编程为在30分钟内从25℃加热至300℃并且保持在此温度下一小时。最终产物是由平均粒度为6.5nm的氧化镍组成的一种黑色粉末。
[0083]实例17：重复实例16的实验，除将铵:草酸根的摩尔比变为5:2(3.9559克碳酸氢铵和3.6650克草酸镍水合物)。产物颗粒的最终尺寸减至5.3nm。
[0084]实例18：将6.9928克氯化锆(ZrCl4)、0.9994克硝酸钇水合物(Y(NO3)3·6H2O)、以及12.6360克碳酸氢铵用研杵在一个研钵内混合形成前体材料。在混合过程中加入10ml乙醇。持续混合并偶尔加入水直至停止发泡。总的水加入量为12ml。将该前体材料在90℃下干燥24小时。将干燥后的前体材料在550℃下加热一小时。形成了7nm的钇-稳定的氧化锆颗粒。
[0085]实例19：将3.6970克硝酸铝与1.8ml氢氧化铵(18M)混合。将该混合物混合十分钟形成前体材料。将该前体材料在80℃下干燥八天。然后将干燥后的前体材料在300℃下在空气中加热两小时，生成15nm氧化铝(Al2O3)。
[0086]实例20：将4.6549克硝酸铜水合物(Cu(NO3)2·2.5H2O)在一个研钵内混合五分钟。然后加入3.9566克碳酸氢铵。然后将该混合物混合五分钟随后加入5ml水然后再混合七分钟。然后将该前体材料在90℃下干燥24小时。将前体材料置于一个管式炉中。将该炉用纯的H2以高于200ml/min.的一个流速冲洗一小时。然后将前体材料以10℃每分钟从30℃加热至450℃并且在此温度下以90ml/min的恒定H2流速热处理(cooked)两小时。将样品从该炉中移出并且冷却至30℃。形成了47nm的铜颗粒。
[0087]实例21：将5.9763克柠檬酸铁(C6H5FeO7·3H2O)、6.3248克碳酸氢铵、5ml水在一个研钵中混合直至停止发泡。然后将前体材料在90℃下干燥24小时。将干燥的前体材料在500℃下加热一小时。形成了具有36nm粒度的氧化铁(Fe2O3)。
[0088]实例22：将3.9234克氯化锰与3.2199克碳酸氢铵混合。混合过程中加入0.5ml蒸馏水。混合进行十分钟形成前体材料。然后将该前体材料在80℃下干燥48小时。然后将干燥的前体材料在350℃下在空气中干燥两小时，生成淡粉色的、59nm的氧化锰。XRD的分析表明，最显著的氧化态是Mn5O8，但是也存在其他氧化态特征的一些峰。
[0089]实例23：将不同量的硝酸镍水合物(Ni(NO3)2·6H2O)、硝酸钴水合物(Co(NO3)2·6H2O)、以及碳酸氢铵在一个研钵内混合。在一个样品中，将5.815克硝酸镍水合物与3.9543克碳酸氢铵混合。在第二样品中，将4.6547克硝酸镍水合物、1.1639克硝酸钴水合物、以及3.9529克碳酸氢铵在一个研钵中混合。在第三样品中，将2.9076克克硝酸镍水合物、2.9100克硝酸钴水合物、以及3.9543克碳酸氢铵在一个研钵中混合。在第四样品中，将1.1635克硝酸镍水合物、4.6556克硝酸钴水合物、以及3.9545克碳酸氢铵在一个研钵中混合。在第五样品中，将5.9220克硝酸钴水合物以及3.9524克碳酸氢铵在一个研钵中混合。在每个样品的混合过程中加入5ml水。将所得的每份前体材料在90℃下干燥24小时。将干燥的样品置于一个管式炉。将该炉用纯的H2以高于200ml/min的一个流速冲洗一小时。然后将前体材料以10℃每分钟从30℃加热至450℃并且在此温度下以90ml/min的恒定H2流速热处理两小时。该炉冷却至30℃后将每个样品移出。样品1形成了测量为16nm的纯镍金属钠米颗粒。样品2形成了包括80％镍和20％钴并且测量为40nm的镍钴混合的金属钠米颗粒。样品3形成了包括50％镍和50％钴并且测量为70nm的镍钴混合的金属钠米颗粒。样品4形成了包括20％镍和80％钴并且测量为64nm的镍钴混合的金属钠米颗粒。最后，样品5形成了测量为50nm的纯钴金属钠米颗粒。
[0090]实例24：将5.5460克柠檬酸镍水合物(Ni3(C6H5O7)2·H2O)、6.3248克碳酸氢铵、5ml水在一个研钵中混合直至停止发泡形成前体材料。将该前体材料在90℃下干燥24小时。将干燥的前体材料在500℃下加热一小时。形成了测量为8nm的氧化镍(NiO)钠米颗粒。
[0091]实例25：将5.818克硝酸镍与2ml氢氧化铵(18M)混合。将该混合物混合十分钟形成前体材料。然后将该前体材料在110℃下干燥24天。然后将干燥的前体材料在空气中在300℃下加热两小时，生成22nm的氧化镍(NiO)。
[0092]实例26：将6.265克硝酸钇与4.05克碳酸氢铵混合。将该混合物使用钵与杵混合一小时。然后将前体材料在80℃下干燥四周。然后将干燥的前体材料在空气中在450℃下加热2小时，生成11nm的氧化钇(Y2O3)。该氧化钇样品的一个XRD图样和一个TEM图像分别在图4和图5中示出。
[0093]实例27：将10.0248克硝酸钇与6.6234克碳酸氢铵混合。将该混合物在一个研钵和杵中混合30分钟形成前体材料。然后将该前体材料在80℃下干燥24小时。然后将干燥的前体材料在400℃下在空气中加热一小时，生成82nm的氧化钇。
[0094]实例28：将5.818克硝酸镍与3.162克碳酸氢铵混合。将该混合物使用钵与杵混合十分钟形成前体材料。然后将前体材料在80℃下干燥24小时。将干燥的前体材料分为两部分。一部分在290℃下加热30分钟，在十分钟内坡度升温至300℃，然后在300℃下保持90分钟，生成17nm的氧化镍。将另一部分在280℃下保持30分钟，在十分钟内坡度升温至300℃，然后在300℃下保持90分钟，生成26nm的氧化镍。
[0095]实例29：将5.5ml氯化钛(TiCl4)与15.8183克碳酸氢铵混合并在一个研钵中在一个火焰罩下进行研磨。将混合物在研钵中混合直至停止发泡而形成前体材料。在混合过程中加入15ml水。然后将前体材料在一个烘箱中于90℃下干燥24小时。将干燥的前体材料在350℃下加热一小时。获得了7nm的氧化钛(TiO2)颗粒。使用ICP分析法确定样品的纯度。该氧化钛样品被确定为包括少于0.5％的碳、少于0.5％的氢、少于0.5％的氮、以及少于0.47％的氯。未观测到可检出水平的铅、铁、以及硫。由此，该氧化钛纯度大于98％。这些杂质似乎是由于吸附至纳米颗粒表面的水和二氧化碳而不是纳米颗粒的整体部分。
[0096]实例30：将2.6683克氯化锌与3.1551克碳酸氢铵混合。在混合过程中加入1ml蒸馏水。使用钵与杵将混合物混合10分钟形成前体材料。将该前体材料在80℃下干燥48小时。然后将干燥的前体材料在350℃下在空气中加热两小时，生成15nm的氧化锌(ZnO)。
[0097]实例31：将2.39989克氯化锆与3.1379克碳酸氢铵混合。在混合过程中加入4ml蒸馏水。使用钵与杵将混合物混合十分钟形成前体材料。将该前体材料在80℃下干燥48小时。然后将干燥的前体材料在350℃下在空气中加热两小时，生成5nm的氧化锆(ZrO2)。
[0098]实例32：将20克硝酸铝与8.1克碳酸氢铵混合。使用钵与杵将该混合物混合约25分钟形成前体材料。将该前体材料在80℃下干燥约6.5小时。将干燥的前体材料分为两部分并且在空气中分别于300℃和400℃下加热一小时，分别生成2nm和8nm的氧化铝。2nm的纳米颗粒样品的纯度使用ICP确定。该氧化铝样品被确定为包括少于0.5％的碳、少于2.49％的氢、少于2.24％的氮、少于27ppm的氯、37ppm铅、少于7ppm的铁、以及少于4ppm的硫。由此，氧化铝的纯度大于94％。这些杂质似乎是由于吸附至纳米颗粒表面的水和二氧化碳。这些吸附的分子能被除去。
[0099]实例33：将20克硝酸钴水合物与6.2克碳酸氢铵混合。使用钵与杵将该混合物混合约25分钟形成前体材料。将该前体材料于80℃下干燥约6.5小时然后在空气中在300℃下加热两小时。所得的产物为10nm的Co3O4。
[0100]实例34：将12.5554克硝酸铋水合物(Bi(NO3)3·5H2O)与6.0325克碳酸氢铵混合约25分钟形成前体材料。混合过程中形成气泡，但25分钟后不再有气泡生成。将该前体材料在90℃下干燥过夜。然后将干燥的前体材料在300℃加热一小时，生成10nm的氧化铋(Bi2O3)。
[0101]实例35：将3.9765克FeCl2与3.9567克碳酸氢铵在研钵中混合。然后加入5ml水。继续混合直至停止发泡。将前体材料转移至一个瓷燃烧皿并且将该皿置于一个管式炉中。将该管式炉密封并且将炉膛用泵抽真空约2至3分钟。然后将该炉用He气反填充。将此过程重复三次以除去炉内任何残留的空气(氧气)。在第三次泵抽后，通过该管式炉以高于90ml/min的一个流速建立起稳定的He气流。将该管式炉以10℃/min从30℃升温至90℃并且在此温度下保持24小时以干燥反应混合物。然后将炉以10℃/min加热至360℃并且在360℃保持1小时。直至炉的温度冷却至30℃再将样品从炉中移出。将产物研磨成细粉末并且XRD分析表明生成了54nm的磁铁矿(一种混合氧化态材料)。
[0102]实例36：将3.735克的硝酸铝与1.232克氢氧化钠混合。使用钵与杵进行10分钟的混合。随后，将前体材料在80℃下干燥8小时。然后将干燥的前体在325℃下在空气中加热两小时，生成17nmAl2O3以及其他未鉴别的相。
[0103]实例37：将2.950g硝酸钴与0.9218g氢氧化锂混合。使用钵与杵进行10分钟的混合。随后，将前体在80℃下干燥8小时。然后将干燥的前体在325℃下在空气中加热两小时，生成55nm的LiCoO2以及其他未鉴别的相。

Claims (23)

1.一种组合物，包括纳米颗粒，所述纳米颗粒具有平均粒度，其中所述平均粒度是在约1nm和约100nm之间，并具有粒度分布，其中所述粒度分布是在所述平均粒度的约1％至约15％之内。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述纳米颗粒具有基本上预定的化学计量。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述纳米颗粒包括至少一种化合物，所述化合物选自金属、金属氧化物、混合金属、以及混合金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述金属选自碱金属、碱土金属、过渡金属、镧系金属、锕系金属、铝、镓、铟、铊、锗、锡、铅、锑、铋、以及钋。
5.根据权利要求3或4所述的组合物，其中所述混合金属或混合金属氧化物包括两种或多种金属，所述金属选自碱金属、碱土金属、过渡金属、镧系金属、锕系金属、铝、镓、铟、铊、锗、锡、铅、锑、铋、以及钋。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述纳米颗粒的氧化态在所述纳米颗粒中是基本一致的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述纳米颗粒具有预先确定的氧化态。
8.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述纳米颗粒包括处于零氧化态的金属纳米颗粒。
9.形成纳米颗粒的方法，包括：
提供金属盐；
提供碱；
将所述金属盐和所述碱混合以形成前体材料；并且
将所述前体材料在预确定的气氛中、在预确定的压力下、以预确定的速率、经过预确定时间段加热至预确定的温度，其中所述纳米颗粒具有平均粒度，其中所述平均粒度是在约1nm和约100nm之间，并具有粒度分布，其中所述粒度分布是在所述平均粒度的约1％至约15％之内。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述纳米颗粒具有基本上预定的化学计量。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述纳米颗粒包括至少一种化合物，所述化合物选自金属、金属氧化物、混合金属、以及混合金属氧化物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属选自碱金属、碱土金属、过渡金属、镧系金属、锕系金属、铝、镓、铟、铊、锗、锡、铅、锑、铋、以及钋。
13.根据权利要求9至12中任意一项所述的方法，其中所述混合至少部分地是由选自研钵和研杵、球磨机、辊式磨碎机、以及反向旋转器的装置完成。
14.根据权利要求9至13中任意一项所述的方法，其中所述混合包括向所述金属盐和所述碱中加入预确定量的能量以形成所述前体材料。
15.根据权利要求9至14中任意一项所述的方法，其中所述气氛是惰性气氛。
16.根据权利要求9至15中任意一项所述的方法，其中所述气氛是还原性气氛。
17.根据权利要求9至16中任意一项所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述前体材料在预定的温度下干燥一段预定长度的时间。
18.一种前体材料，包括：
金属氢氧化物；以及
盐化合物，其中所述金属氢氧化物和所述盐化合物至少部分地是通过混合金属盐和碱而形成，并且其中所述前体材料可以在预确定的气氛中、以预确定的速率、经过预确定的时间段被加热至预确定的温度，以形成纳米颗粒，所述纳米颗粒具有平均粒度，其中所述平均粒度是在约1nm和约100nm之间，并具有粒度分布，其中所述粒度分布是在所述平均粒度的约1％至约15％之内。
19.根据权利要求18所述的前体材料，其中所述纳米颗粒具有基本上预定的化学计量。
20.根据权利要求18或19所述的前体材料，其中所述金属包括选自下列金属：碱金属、碱土金属、过渡金属、镧系金属、锕系金属、铝、镓、铟、铊、锗、锡、铅、锑、铋、以及钋。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的前体材料，其中所述碱包括选自下列的化合物：碳酸氢铵、倍半碳酸铵、氢氧化铵、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、以及它们的混合物。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的前体材料，其中所述混合至少部分地是通过选自研钵和研杵、球磨机、辊式磨碎机、以及反向旋转器的装置完成。
23.一种前体材料，包括复杂混合物，该复杂混合物包括金属氢氧化物以及盐化合物，其中所述前体材料可以在预定的气氛中并经过预确定的时间段被加热至预定的温度，以形成纳米颗粒，所述纳米颗粒具有平均粒度，其中所述平均粒度是在约1nm和约100nm之间；具有粒度分布，其中所述粒度分布是在所述平均粒度的约1％至约15％之内；并具有基本上预定的化学计量。
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