CN104725900A - 脂肪酸修饰的金属氧化物纳米微粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脂肪酸修饰的金属氧化物纳米微粉及其制备方法,其步骤包括：先将脂肪酸溶于一定量的恒温的溶剂中，保持恒温，再加入一定量的氨水，搅拌反应一段时间至溶液澄清；再向该溶液中加入一定量已经溶于一定溶剂中的可溶性金属盐，恒温反应一段时间后，冷却，过滤，洗涤，干燥，得到产品。该制备方法简单，用途广泛；同时，制得的脂肪酸修饰的金属氧化物由于脂肪酸碳氢疏水链的存在,使这种纳米微粒不容易团聚，且在有机介质中有良好的分散性,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种脂肪酸修饰的金属氧化物纳米微粉及其制备方法，属于纳米材料技术领域。
背景技术
纳米材料由于其特殊的物理和化学性能使其受到广泛的重视，因此近年来纳米微粉及由其压制、烧结成的整体材料的制备，性能及应用研究成为多学科的交叉研究领域，由纳米微粒制备的整体陶瓷材料具有良好的强度。纳米微粒也被用作涂料，塑料的添加剂，CN1041335采用微乳浊液法制备了粒度均匀、流动性好的ZrO2粉末，用于ZrO2陶瓷的制备。CN10494485A提出了金属氧化物复合料的生产方法及烧结该粉末而制得的陶瓷材料，但这些方法所得到的金属氧化物，由于其表面OH基团的亲水作用，使其难以在有机介质(如油性涂料，润滑基础油等)中有好的分散性，并有较严重的团聚现象，尽管采用乳浊液的方法可以控制团聚和粒了的尺寸分布，但乳化剂与金属氧化物表面弱的相互作用，也使其难以达到在有机介质中稳定分散的目的。因此使其应用受到限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在有机介质中有良好分散性的新的表面为脂肪酸所修饰的金属氧化物纳米微粒及其制备方法。
本发明通过如下技术方案来实现： 一种脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其步骤包括：
（1）将脂肪酸溶于一定量的恒温的溶剂中，保持恒温，再加入一定量的氨水，搅拌反应一段时间至溶液澄清；
（2）将一定量已经溶于一定溶剂中的可溶性金属盐加入到步骤（1）的溶液中，恒温反应一段时间后，冷却，过滤，洗涤，干燥，得到产品。
进一步的，步骤（1）中所述脂肪酸包括链长为C2-C20的直链或支链烷基脂肪酸。
进一步的，步骤（1）所述溶剂选自水、乙醇、乙酸、丙酮或四氢呋喃中的一种或几种的混合。
进一步的，步骤（2）所述的可溶性金属盐包括Zr、Ti、Sn、Pb、Fe、Zn、Y、Co、Ni、La、Eu金属盐。
进一步的，步骤（2）所述溶剂选自水或乙醇或两种的混合物，优选为66％乙醇+34％水。
进一步的，其步骤还包括：
（1）将一定量脂肪酸溶于温度恒定为40-85℃的溶剂中，再滴加5ml-50ml氨水，搅拌恒温反应30min,至溶液变澄清；
（2）将20-100mmol的可溶性金属盐溶于20-120ml溶剂中，再逐滴加入步骤（1）所述溶液中，恒温反应4-24h，再冷却，过滤，洗涤，在50-120℃下真空干燥6-48h。
进一步的，步骤（1）所述脂肪酸与溶剂的摩尔比为1∶400-2500。
进一步的，所述脂肪酸与金属盐的摩尔比为1∶2-5。
一种由上述方法制得的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体。
进一步的，脂肪酸化学键合于金属氧化物的纳米微粒，且脂肪酸碳氢链在修饰纳米微粒中所占的重量百分比为5％-80％。
与现有技术相比，本发明的优点包括：本发明制备方法简单，用途广泛；同时，制得的脂肪酸修饰的金属氧化物由于脂肪酸碳氢疏水链的存在,使这种纳米微粒不容易团聚，且在有机介质中有良好的分散性,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
为了更好地理解本发明，通过实施例进行说明，但本发明的实施并不限于以下实施例。
实施例1：
取50mmol钛酸四丁酯加入100ml无水乙醇中，搅拌并加垫恒温至50℃，加入100mmol 2-乙基己酸，恒温反应2h后，逐滴加入50mmol去离子水，反应4h得到淡黄色透明溶体，溶剂被挥发后，得到白色粉末状物质。此即2-乙基己酸修饰二氧化钛纳米微粉。
实施例2：
将50mmol异丁酸加入到已恒温至65℃的50ml水和100ml乙醇的混合液中，再加入5ml 25-28％的氨水溶液，反应30分钟，至溶液澄清，然后将预先溶于15ml水的50mmol氯氧化锆在搅拌下逐滴加入反应溶液，立即有大量白色胶状物沉淀出现，继续恒温反应6小时，沉淀经过滤，洗涤，在60真空下干燥24h，即得到异丁酸修饰ZrO2纳米微粉。
实施例3：
将50ml 14molL-1的氨水加入已恒温50℃的100ml乙酸和50ml水的混合溶液中，反应30分钟后，加入100mmol已预先溶于乙醇的SnCl4，立即有较大量酸状沉淀生成，然后加入50mmol癸酸，并升温到75-80℃，在强搅拌下恒温反应10-20小时，沉淀过滤、洗涤，并在110℃下干燥，即得到粒子尺寸在10-20nm的癸酸修饰二氧化锡纳米微粉。
实施例4：
50mmol的钼酸钠溶于30ml去离子水并加热恒温至50℃，加入无水乙醇有微量沉淀生成，然后再加入少量水使沉淀刚好溶解，恒温30分钟，逐滴加入500mmol丁酸的乙醇-水(质量比1∶1)混合溶液至有大量白色絮状沉淀出现，继续反应12小时，沉淀经过滤，无水乙醇洗涤，并在60℃下真空干燥12小时，即得到丁酸修饰氧化钼纳米微粉。
实施例5：
将50mmol油酸加入已恒温60℃的70ml水和80ml乙醇的混合溶液中，再加入40ml 12mol.L-1的氨水溶液，反应30分钟溶液澄清，然后将预先溶于100ml水的100mmol氯化铕在强搅拌下逐滴加入反应溶液，立即有大量白色胶状沉淀生成，继续恒温反应12小时，沉淀经过滤、洗涤和真空干燥，即得到粒子尺寸在10-20nm的油酸修饰的氧化铕纳米微粉。
实施例6：
将20mmol癸酸加入已恒温75℃的80ml水50ml丙酮和20ml乙醇的混合溶液中，再加入10ml 25-28％的氨水溶液，反应30分钟至溶液澄清，然后将预先溶于50ml水的50mmol氯化钡在强搅拌下逐滴加入反应溶液，立即有大量白色胶状沉淀出现，继续恒温反应5-10小时，沉淀经过滤洗涤，并在110℃下真空干燥6小时，即得到癸酸修饰氧化钡纳米微粉。
实施例7：
将20mmol戊酸加入已恒温70℃的50ml水和100ml乙醇的混合溶液中，再加入10ml 25-28％的氨水溶液，反应30分钟，然后将预先溶于50ml乙醇的100mmol三氯化钇，在强搅拌下逐滴加入反应溶液，沉淀经过滤、洗涤，并在110℃下真空干燥6小时，即得到戊酸修饰氧化钇纳米微粉。
实施例8：
100mmol 2-乙基己酸溶于100ml乙醇溶液，并加热恒温至60℃加入25ml 25-28％的氨水溶液，反应30分钟，然后在强搅拌下逐滴加入预先溶解于50ml无水乙醇的50mmol三氯化铁，有大量红棕色胶状沉淀生成，继续恒温反应24小时，冷却，沉淀经过滤，无水乙醇洗涤，并在110℃下真空干燥6小时，即得到2-乙基己酸修饰氧化铁纳米微粉。
实施例9：
100mmol辛酸溶于100ml乙醇溶液，并加热恒温至70℃加入40ml25%-30%氨水溶液，反应30分钟，若有沉淀，可补加少量水使其溶解，然后在强搅拌下逐滴加入50mmol硝酸银水溶液，有大量白色胶状沉淀生成，继续反应12小时，沉淀经过滤，无水乙醇洗涤后再用60℃温水洗涤数次，并在60℃下真空干燥22小时，即得到辛酸修饰氧化银纳米微粉。
实施例10：
20mmol硬脂酸溶于150ml无水乙醇，加热恒温至65℃，加入20ml 25-28％的氨水溶液，反应30分钟，然后在强搅拌下逐滴加入预先溶解于50ml水中的100mmol硝酸铅溶液，立即有白色胶状沉淀生成，继续恒温反应24小时，趁热过滤，并用无水乙醇洗涤，并在110℃下真空干燥14小时，即得到硬脂酸修饰氧化铅纳米微粉。
实施例11：
50mmol硬脂酸溶于100ml无水乙醇和50ml水的混合溶液中，加热恒温至65℃，加入30ml 25-28％的氨水溶液，反应30分钟，然后在强搅拌下逐滴加入预先溶解于50ml无水乙醇中的100mmol氯化镧，立即有白色胶状沉淀生成，继续恒温反应6小时，趁热过滤，并用1∶1乙醇-水混合溶剂洗涤，并在110℃真空干燥24小时，即得到硬脂酸修饰氧化镧纳米微粉。
实施例12：
在已恒温至80℃的50ml水和100ml乙醇混合溶剂中加入100mmol油酸和20ml 25-28％的氨水溶液，反应30分钟至溶液澄清，然后将预先溶于30ml无水乙醇的120mmol的四氯化锡在强搅拌下逐滴加入反应溶液，立即有大量白色胶体沉淀出现，继续恒温反应12小时，沉淀经过滤、洗涤，并在120℃下真空干燥36小时，即得到油酸修饰二氧化锡纳米微粒。
实施例13：
在已恒温至85℃的30ml水和100ml乙醇混合溶剂中加入30ml 25-28％氨水溶液，然后将预先溶于30ml无水乙醇的120mmol三氯化铕在强搅拌下逐滴加入反应溶液，有白色胶体沉淀生成，然后将预先溶于50ml无水乙醇的100mmol二十烷酸在强搅拌下加入反应溶液，恒温反应22小时，沉淀经过滤、洗涤，并在120℃下真空干燥48小时。即得到二十烷酸修饰氧化铕纳米微粒。
以上只是本发明一部分实施例，本发明制得的脂肪酸修饰的金属氧化物可用作润滑油(脂)的抗磨和抗极压添加剂,涂料,塑料的添加剂,还可以用于陶瓷材料的原料制备等方面，大大的增加了未修饰的金属氧化物的应用范围。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于其步骤包括：
（1）将脂肪酸溶于一定量的恒温的溶剂中，保持恒温，再加入一定量的氨水，搅拌反应一段时间至溶液澄清；
（2）将一定量已经溶于一定溶剂中的可溶性金属盐加入到步骤（1）的溶液中，恒温反应一段时间后，冷却，过滤，洗涤，干燥，得到产品。
2.根据权利要求1所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述脂肪酸包括链长为C2-C20的直链或支链烷基脂肪酸。
3. 根据权利要求1所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（1）所述溶剂选自水、乙醇、乙酸、丙酮或四氢呋喃中的一种或几种的混合。
4. 根据权利要求1所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（2）所述的可溶性金属盐包括Zr、Ti、Sn、Pb、Fe、Zn、Y、Co、Ni、La、Eu金属盐。
5.根据权利要求1所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（2）所述溶剂选自水或乙醇或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于其步骤还包括：
（1）将一定量脂肪酸溶于温度恒定为40-85℃的溶剂中，再滴加5ml-50ml氨水，搅拌恒温反应30min,至溶液变澄清；
（2）将20-100mmol的可溶性金属盐溶于20-120ml溶剂中，再逐滴加入步骤（1）所述溶液中，恒温反应4-24h，再冷却，过滤，洗涤，在50-120℃下真空干燥6-48h。
7.根据权利要求1所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（1）所述脂肪酸与溶剂的摩尔比为1∶500-2000。
8.根据权利要求1或5所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于所述脂肪酸与金属盐的摩尔比为1∶1-4。
9.一种脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体，其特征在于由权利要求1-7任一项所述方法制得。
10.根据权利要求8所述的脂肪酸修饰金属氧化物纳米粉体的制备方法，其特征在于脂肪酸化学键合于金属氧化物的纳米微粒，且脂肪酸碳氢链在修饰纳米微粒中所占的重量百分比为5％-80％。
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