CN111757853A - 高折射率纳米颗粒 - Google Patents

高折射率纳米颗粒 Download PDF

Info

Publication number
CN111757853A
CN111757853A CN201780091654.1A CN201780091654A CN111757853A CN 111757853 A CN111757853 A CN 111757853A CN 201780091654 A CN201780091654 A CN 201780091654A CN 111757853 A CN111757853 A CN 111757853A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tantalum pentoxide
colloid
solution
aqueous solution
synthesis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780091654.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Y·勒克莱尔
赵健
施利毅
袁帅
张美红
王竹仪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EssilorLuxottica SA
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Essilor International Compagnie Generale dOptique SA, University of Shanghai for Science and Technology filed Critical Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Publication of CN111757853A publication Critical patent/CN111757853A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0004—Preparation of sols
    • B01J13/0047—Preparation of sols containing a metal oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G35/00—Compounds of tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/22—Rheological behaviour as dispersion, e.g. viscosity, sedimentation stability
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5276—Whiskers, spindles, needles or pins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5296—Constituents or additives characterised by their shapes with a defined aspect ratio, e.g. indicating sphericity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

披露了一种用于制备五氧化二钽胶体的合成方法，其包括以下步骤：a.提供无定形五氧化二钽的透明溶液，b.使所述溶液经受溶剂热条件以便形成五氧化二钽纳米晶体，c.将所述五氧化二钽纳米晶体分散在溶剂中以便形成五氧化二钽胶体。

Description

高折射率纳米颗粒
本发明涉及用于光学制品的胶体和胶体涂层领域。
五氧化二钽(Ta2O5)是一种高指数、低吸收的材料，可用于近紫外(最高达350nm)至红外(8μm以上)区域的涂层。由于其高介电常数、折射率和热稳定性，此材料尤其在电容器、动态随机存取存储器、光学涂层、高温反射器、和减反射涂层领域具有越来越多的应用。
通过物理方法制备的五氧化二钽通常呈现无定形结构。由于结晶五氧化二钽具有更令人感兴趣的特性，因此无定形五氧化二钽通常被加热到结晶温度以上，即在870°K与975°K之间。然而，高温处理会导致一些附聚，并且不适用于使用塑料基材(如眼科镜片)的多种应用。
因此，优选使用呈分散在液体中的结晶纳米颗粒，即纳米晶体形式的五氧化二钽材料。具体地，需要提供分散在醇溶剂中、具有高固体含量的五氧化二钽颗粒。利用颗粒的这种浓缩分散体，可以制备涂层配制品，以便在各种基材上形成具有高折射率的薄膜。
从JP 08143315已知，在草酸的存在下，在包括在90℃与100℃之间的温度下，通过沉淀来进行五氧化二钽溶液的合成。
US 2009312457披露了通过核壳方法或者通过有机硅烷接枝来合成稳定的五氧化二钽纳米颗粒。
US 2010019201披露了一种通过用弱碱沉淀的连续水热方法，用三乙醇胺获得五氧化二钽。
WO 2016139013披露了一种在无水溶剂中获得五氧化二钽纳米颗粒的方法。
这些技术都不是令人满意的，因为它们都不能提供在水或甲醇中合成呈稳定胶体形式的五氧化二钽的方法，其中纳米晶体的尺寸和分散性得到充分控制，以便获得产生具有高折射率和良好透明度的涂层的总体涂层配制品。需要一种合成五氧化二钽纳米晶体的相对低温的方法，所述纳米晶体可以分散在醇中，并且即使在五氧化二钽胶体的高干含量的情况下也保持稳定。
本发明通过提供一种用于制备五氧化二钽胶体的合成方法来解决现有技术的不足，所述方法包括以下步骤：
a.提供无定形五氧化二钽的透明溶液，
b.使所述溶液经受溶剂热条件以便形成五氧化二钽纳米晶体，
c.将所述五氧化二钽纳米晶体分散在溶剂中，以便形成五氧化二钽胶体。
在本说明书中，当通过所述溶液观察图像没有感觉到显著对比度损失时，即当获得通过所述溶液的图像形成而不会不利地影响图像的品质时，溶液被理解为是透明的。
无定形五氧化二钽溶液可以通过任何方式提供。典型地，钽前体通过机械搅拌、加热和/或酸性氧化处理溶解在溶剂中。所述溶剂可以是水、有机溶剂(如醇)、或水和有机溶剂(水性溶剂)的混合物。它可以是氯化溶剂。优先地，五氧化二钽无定形溶液是通过将五氯化钽溶解在乙醇和氨水的混合物中获得的。
无定形五氧化二钽的透明溶液优选地通过将酸性水溶液，优选选自硼酸、有机酸或它们的混合物的酸性水溶液添加到无定形五氧化二钽水溶液中来提供。
替代性地，无定形五氧化二钽的透明溶液可以通过将硼酸的酸性水溶液和有机氟化铵的水溶液添加到无定形五氧化二钽水溶液中来提供。有机氟化铵(NR4F)能够将颗粒合成定向到更小的尺寸。已经实验性地示出，当使用有机氟化铵时，颗粒的尺寸为约2nm，而当不使用有机氟化铵时，颗粒的尺寸为约3.5nm。
可以有利地过滤和洗涤所得浆料，直到滤液的电导率低于给定阈值，优选低于100μs/cm。
在步骤b过程中，使步骤a中获得的溶液经受溶剂热条件，优选经受水热条件，以便形成五氧化二钽纳米晶体。溶剂热条件允许精确控制纳米晶体的尺寸、形状分布和结晶度。这些特征可以通过改变某些实验参数来改变，所述实验参数包括反应温度、反应时间、溶剂类型、表面活性剂类型和前体类型。反应在高压釜中，在高于大气压的压力(典型地在从0.2MPa至2.3MPa的范围内)下进行。
优先地，步骤b包括通过烘箱、优选在120℃与220℃之间加热溶液。替代性地，步骤b可包括通过微波、优选在120℃与200℃之间加热溶液。
在步骤b之后，根据本发明的合成可以有利地包括中和所获得的溶液的步骤。可以通过将缓冲液添加到溶液中以便使pH达到中性范围(优选在6与8之间)来进行此步骤。尽管优选的缓冲溶液是Na3C6H5O7·2H2O，但是可以使用任何缓冲溶液。
在此阶段，也可以将络合剂添加到溶液中。合适的络合剂包括乙酰丙酮或邻苯二酚。
在步骤c中，将五氧化二钽纳米晶体分散在溶剂中，以便形成五氧化二钽胶体。在优选的实施例中，在此阶段没有溶剂的具体变化。同样，五氧化二钽纳米晶体分散在其中的溶剂取决于前面的步骤。它可以包含先前提到的缓冲液和/或络合剂，最初使用的无定形五氧化二钽溶液的溶剂等。
步骤c可以有利地通过超声分散来进行。
根据本发明的合成还可以包括溶剂交换步骤，以在不同溶剂中获得五氧化二钽胶体。溶剂交换旨在用至少一种溶剂代替部分或全部初始溶剂。它可以通过渗析或渗滤(使用超滤聚合物或陶瓷膜)进行。溶剂交换步骤有利地在步骤c之后进行，以便避免分散过程中的任何聚集问题。在一个实施例中，进行溶剂交换步骤以在水醇混合物中获得五氧化二钽胶体，所述水醇混合物优选为水和醇(选自C1-C4醇以及它们的混合物，更优选甲醇)的混合物。
五氧化二钽胶体可以是分散在水中的胶体。然而，在优选的实施例中，五氧化二钽胶体是分散在醇中的胶体，所述醇优选为选自C1-C4醇以及它们的混合物的醇，优选甲醇。
根据本发明的合成还可以进一步包括优选通过超滤浓缩所获得的五氧化二钽胶体的步骤。
在优选的实施例中，所获得的浓缩的五氧化二钽胶体具有按重量计至少10％、并且优选按重量计至少20％的干含量。
本发明还涉及一种五氧化二钽胶体，所述五氧化二钽胶体包含在醇中的按重量计至少10％、并且优选按重量计至少20％的正交晶五氧化二钽纳米晶体。
根据本发明的五氧化二钽胶体的纳米晶体可以有利地呈现棒状形状，优选具有从15nm至25nm的较大尺寸和从3nm至5nm的较小尺寸。
本发明还涉及一种光学制品(如眼科镜片)，所述光学制品包含透明聚合物基材和至少一个涂层，所述至少一个涂层由包含根据本发明的五氧化二钽胶体或由其组成的组合物制备。
透明聚合物基材具有至少一个涂覆有所述至少一个涂层的表面。
如在此使用的，被认为要涂覆在基材表面上的涂层被定义为以下涂层，所述涂层(i)放置在所述基材上方，(ii)不一定与所述基材接触，也就是说一个或多个中间层可以布置在所讨论的基材与涂层之间，并且(iii)不一定完全覆盖所述基材。
如在此使用的，术语光学制品包括光学镜片，如眼科镜片和半成品镜片。
如在此使用的，聚合物基材应理解为意指未涂覆的聚合物基材，通常在成品眼科镜片中具有对应于其前面和后面的两个主表面。透明聚合物基材的本体是由光学透明聚合物制成的，通常选自眼科工业中使用的眼科等级的透明聚合物，且被成形为光学装置的形状。聚合物基材的实例是由热塑性或热固性树脂制成的那些。热塑性树脂可以选自由以下各项组成的组：聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚((甲基)丙烯酸甲酯)、三乙酸纤维素、以及它们的共聚物。热固性树脂可以选自由以下各项组成的组：环烯烃共聚物、直链或支链的脂肪族或芳香族多元醇的碳酸烯丙基酯的均聚物和共聚物、(甲基)丙烯酸及其酯的均聚物和共聚物、硫代(甲基)丙烯酸及其酯的均聚物和共聚物、烯丙基酯的均聚物和共聚物、氨基甲酸乙酯和硫代氨基甲酸乙酯的均聚物和共聚物、环氧树脂的均聚物和共聚物、硫化物的均聚物和共聚物、二硫化物的均聚物和共聚物、环硫化物的均聚物和共聚物、以及它们的组合。
特别推荐的基材包括二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)(CR
Figure BDA0002304092510000051
)的均聚物、烯丙基共聚物和(甲基)丙烯酸共聚物(具有在1.54与1.58之间的折射率)、硫代氨基甲酸乙酯的聚合物和共聚物(来自三井化学公司(Mitsui Chemical)的MR系列)、聚碳酸酯。
涂层配制品是包含分散的五氧化二钽纳米晶体；任选地，有机粘合剂，例如丙烯酸单体或环氧单体或溶胶-凝胶体系，以及另外任选的添加剂和助剂的连续液相。合适的涂层配制品是稳定的并且当涂覆在镜片上时对于可见光是透明的。
通过加热或辐射将涂层配制品干燥或固化，以产生涂层。
涂层可以通过各种方法沉积在基材上，包括湿法处理(浸涂、喷涂或旋涂)和膜转移。
本发明的光学制品可以包括在光学器件中典型使用的功能性涂层，如抗冲击和/或粘附底漆、耐磨和/或耐划伤涂层、减反射涂层、抗静电涂层、防污涂层、抗污涂层、防尘涂层、防雾涂层、防水涂层、干涉滤光片、着色涂层、镜面涂层、光致变色涂层、以及前述相容涂层中的任意涂层的组合。
结合附图，通过以下本发明的实施例的详细描述将更全面地理解本发明，但本发明不限于此，其中：
-图1是根据本发明的示例性合成的框图，
-图2是通过根据本发明的合成获得的五氧化二钽胶体的X射线衍射(XRD)图，
-图3是通过用于生成图2的XRD图的样品的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)获得的图像，
-图4是通过本发明的另一个实施例获得的五氧化二钽胶体的XRD图，
-图5是用于生成图4的XRD图的样品的HRTEM图像，
-图6是通过本发明的另一个实施例获得的五氧化二钽胶体的XRD图，以及
-图7是用于生成图6的XRD图的样品的HRTEM图像。
在对应于图1的本发明的示例性实施例中，合成五氧化二钽胶体。
所有使用的试剂都是分析级纯度。五氯化钽(TaCl5)、五乙醇钽(C10H25O5Ta)、四丁基氟化铵三水合物(C16H36FN·3H2O)、四丙基氟化铵(C12H28FN)、四乙基氟化铵二水合物(C8H20FN·2H2O)和氟化铵(NH4F)由J&K科学公司(J&K Scientific Ltd.)提供。乙醇(CH3CH2OH)、甲醇(CH3OH)、氨水(NH3·H2O)、氢氟酸(HF)、原硼酸(H3BO3)、乙酰基草酸二水合物(H2C2O4·2H2O)、柠檬酸(C6H8O7)、酒石酸(C4H6O6)、乙酰丙酮和邻苯二酚以及柠檬酸三钠二水合物(Na3C6H5O7·2H2O)从国药集团化学试剂有限公司(Sinopharm Chemical ReagentCo.,Ltd.)获得；在实验中使用去离子水。
首先，使用钽前体Ta5+(例如呈TaCl5或五乙醇钽(C10H25O5Ta)形式)、乙醇和氨水制备无定形五氧化二钽(Ta2O5)。优先地将pH调节至8的值。可以有利地过滤和洗涤所得浆料，直到滤液的电导率低于100μs/cm。
然后在机械搅拌下，优选在强机械搅拌下，将氢氟酸(HF)单独或与有机氟化铵组合，其中水和醇的组合作为溶剂，添加到无定形五氧化二钽中，直到无定形五氧化二钽完全溶解。
反应物摩尔比TaCl5:HF优选在从0.05:1至0.20:1的范围内、更优选为0.1:1。
当使用有机氟化铵时，其优选选自以下项中的一种：四丁基氟化铵三水合物(C16H36FN·3H2O)、四丙基氟化铵(C12H28FN)、四乙基氟化铵二水合物(C8H20FN·2H2O)或氟化铵(NH4F)。优选的反应物摩尔比NR4F:HF是从0:1至2:1。
为了获得透明溶液，将一定量的硼酸(H3BO3)或有机酸添加到溶液中，所述有机酸优选为选自乙酰基草酸二水合物(H2C2O4·2H2O)、柠檬酸(C6H8O7)或酒石酸(C4H6O6)中的一种，更优选乙酰基草酸二水合物的有机酸。
在硼酸的情况下，优选的反应物摩尔比TaCl5:H3BO3是从0.02:1至0.1:1、优选0.04:1。
在有机酸的情况下，优选的反应物摩尔比TaCl5:有机酸是从0.25:1至5:1、优选0.5:1。
然后将透明溶液转移到特氟隆高压釜中，以在溶剂热时间内经受溶剂热条件，并通过烘箱或微波加热(MASR：微波辅助的溶剂热反应)以便形成五氧化二钽纳米晶体。进行此溶剂热步骤的最佳溶剂是水和乙醇的混合物，其中乙醇:水的体积比＝2:8。溶剂热温度优选在120℃-220℃之间的范围内、更优选为180℃。在常规烘箱的情况下，溶剂热时间优选在从6h至36h的范围内、优选为约24h。在MASR的情况下，MASR时间在从15分钟至3小时的范围内、优选为约1小时。
在系统已冷却至室温后，将所获得的五氧化二钽纳米晶体添加到缓冲溶液(例如Na3C6H5O7·2H2O溶液)中，以使pH达到中性范围，优选在6与7之间。然后将纳米晶体通过超声波细胞破碎机(如XQ-1000D，南京先欧生物科技有限公司(Nanjing Xian’ou biologicalTechnology Co.,Ltd.))分散，以在水中形成五氧化二钽胶体。所获得的胶体是半透明的(semi-transparent)，也可以称为半透明的(translucent)状态，这意味着胶体溶液漫射可见光谱的光而不完全阻挡它。
为了改善五氧化二钽胶体的分散性和稳定性，可以添加少量的络合剂，如乙酰丙酮或邻苯二酚。在这种情况下，络合剂乙酰丙酮或邻苯二酚与Ta2O5的优选质量比是从0:1至0.03:1。
然后，将半透明胶体用甲醇洗涤并通过超滤浓缩，直到电导率稳定在最低点(低于5μs/cm)并且直到干含量达到按重量计20％。超滤是在膜设备赛多利斯公司(Sartorius)，10,000MWCO PES上进行的。
在制备过程中，有机氟化铵可用于控制五氧化二钽纳米晶体的尺寸。
为了表征五氧化二钽胶体，将所制备的Ta2O5胶体沉积在铜包覆的碳栅格中以通过场发射透射电子显微镜和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM，JEOL JEM-2100F)进行研究，其中显微镜在200kV的加速电压下工作。Ta2O5胶体的ζ电势和尺寸分布在Zetasizer 3000HS(马尔文仪器公司(Malvern Instrument)-动态光散射法)上测量。将溶胶在40℃下干燥后获得粉末样品，并且然后用使用Cu Kα辐射的Rigaku D/MAX-RB衍射仪通过X射线衍射(XRD)分析进行研究。
五氧化二钽颗粒的晶粒尺寸已通过谢乐公式(Scherrer’s formula)计算并且经检查与HRTEM的结果一致。
使用无定形五氧化二钽、氢氟酸(HF)、四丁基氟化铵三水合物(TBAF-C16H36FN·3H2O)(其中摩尔比TBAF:HF等于1)和硼酸作为反应物，通过烘箱在180℃下加热24小时，提供了在水和甲醇中具有非常好的分散性的五氧化二钽纳米晶体。纳米晶体具有-19.0mV的ζ电势和89nm的平均尺寸。在图2和图3中示出的XRD和HRTEM分析结果表明五氧化二钽颗粒是尺寸为约2nm的正交晶体。
甲醇中按重量计10.0％的五氧化二钽胶体保持稳定一周。当固体含量达到按重量计10.0％以上的值时，由于粒度小，溶液变成凝胶。
使用无定形五氧化二钽、氢氟酸和乙酰基草酸二水合物的反应体系，通过烘箱在180℃下加热24小时，提高了五氧化二钽胶体的分散性和稳定性。所获得的五氧化二钽纳米晶体可以良好地分散在水和甲醇中。纳米晶体具有-31.7mV的ζ电势和51nm的平均尺寸。对应于图4和图5的XRD和HRTEM分析结果证实五氧化二钽颗粒是正交晶体并且具有长轴为30-50nm且短轴为3至5nm的棒状形状。可以将所获得的五氧化二钽胶体在甲醇中浓缩至20％固体含量，并保持稳定至少一个月。
图6和图7对应于其中加热是通过微波而不是常规烘箱进行的实验方案的结果。微波反应具有两个作用。一方面，它导致反应速率的急剧增加，并且另一方面，它导致快速的体积加热。同样，微波辅助加热导致爆炸成核、更多的核和小尺寸纳米晶体。微波辅助溶剂热反应(MASR)使用无定形五氧化二钽、氢氟酸和乙酰基草酸二水合物作为反应物，通过微波在180℃下加热1小时，生成五氧化二钽纳米晶体，所述纳米晶体可以良好地分散在水和甲醇中。纳米晶体具有-59.5mV的ζ电势和60nm的平均尺寸。对应于图6和图7的XRD和HRTEM分析结果表明五氧化二钽颗粒是正交晶体并且具有长轴为15-25nm且短轴为3-5nm的棒状形状。可以将五氧化二钽胶体在甲醇中浓缩至20wt％固体含量，并保持稳定至少一个月。
应当理解，在此描述的实施例不限制本发明的范围，并且有可能在不脱离本发明范围的情况下实现改进。
除非另有明确说明，否则单词“或”等同于“和/或”。类似地，除非另有说明，否则单词“一个/一种(one或a)”等同于“至少一个/一种”。

Claims (14)

1.一种用于制备五氧化二钽胶体的合成方法，其包括以下步骤：
a.提供无定形五氧化二钽的透明溶液，
b.使所述溶液经受溶剂热条件以便形成五氧化二钽纳米晶体，
c.将所述五氧化二钽纳米晶体分散在溶剂中，以便形成五氧化二钽胶体。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其中，所述无定形五氧化二钽的透明溶液通过将酸性水溶液，优选选自硼酸、有机酸或它们的混合物的酸性水溶液添加到无定形五氧化二钽水溶液中来提供。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其中，所述无定形五氧化二钽的透明溶液通过将硼酸的酸性水溶液和有机氟化铵的水溶液添加到无定形五氧化二钽水溶液中来提供。
4.根据前述权利要求中任一项所述的合成方法，其中，步骤b包括通过烘箱，优选在120℃与220℃之间加热所述溶液。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的合成方法，其中，步骤b包括通过微波，优选在120℃与200℃之间加热所述溶液。
6.根据前述权利要求中任一项所述的合成方法，其中，步骤c通过超声分散来进行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的合成方法，其进一步包括溶剂交换步骤，以在水醇混合物中获得五氧化二钽胶体，所述水醇混合物优选为醇、更优选为甲醇。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的合成方法，其中，所述五氧化二钽胶体是分散在水中的胶体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的合成方法，其进一步包括浓缩所述获得的五氧化二钽胶体的步骤，优选通过超滤进行浓缩。
10.根据前述权利要求中任一项所述的合成方法，其中，所述获得的浓缩的五氧化二钽胶体具有按重量计至少10％的干含量。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的合成方法，其中，所述五氧化二钽胶体是分散在醇、优选甲醇中的胶体。
12.一种五氧化二钽胶体，其包含在醇中的按重量计至少10％的正交晶五氧化二钽晶体。
13.根据权利要求12所述的五氧化二钽，其中，所述晶体呈现棒状形状，优选具有从15nm至25nm的较大尺寸和从3nm至5nm的较小尺寸。
14.一种光学制品，如眼科镜片，其包含透明聚合物基材和至少一个涂层，所述至少一个涂层由包含根据权利要求12或13所述的五氧化二钽胶体的组合物制备。
CN201780091654.1A 2017-06-16 2017-06-16 高折射率纳米颗粒 Pending CN111757853A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2017/088805 WO2018227629A1 (en) 2017-06-16 2017-06-16 High refractive index nanoparticles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111757853A true CN111757853A (zh) 2020-10-09

Family

ID=64658790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780091654.1A Pending CN111757853A (zh) 2017-06-16 2017-06-16 高折射率纳米颗粒

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200206709A1 (zh)
EP (1) EP3638627A4 (zh)
CN (1) CN111757853A (zh)
WO (1) WO2018227629A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020251060A1 (zh) * 2019-06-14 2020-12-17
CN117916299A (zh) * 2021-03-26 2024-04-19 Pt Spe塞博康有限责任公司 用于纳米压印光刻的氧化锆和二氧化钛制剂及纳米复合材料

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08143315A (ja) * 1994-11-18 1996-06-04 Taki Chem Co Ltd 酸化タンタルゾル及びその製造方法
CN101124166A (zh) * 2004-10-04 2008-02-13 布勒潘泰克有限公司 制备具有定制的表面化学性能的纳米粒子的方法及相应的胶体
CN101378994A (zh) * 2005-12-02 2009-03-04 普罗托泰克股份有限公司 纳米颗粒和溶胶-凝胶加工方法
US20100019201A1 (en) * 2006-07-13 2010-01-28 H. C. Starck Gmbh Hydrothermal process for producing nanosize to microsize particles
US20100135937A1 (en) * 2007-03-26 2010-06-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Metal oxide nanocrystals: preparation and uses
CN105197996A (zh) * 2015-10-15 2015-12-30 中国科学院合肥物质科学研究院 五氧化二钽八面体及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2759360B1 (fr) * 1997-02-10 1999-03-05 Commissariat Energie Atomique Materiau polymerique inorganique a base d'oxyde de tantale notamment a indice de refraction eleve, mecaniquement resistant a l'abrasion, son procede de fabrication et materiau optique comprenant ce materiau
WO2008075784A1 (ja) * 2006-12-20 2008-06-26 Hoya Corporation 金属酸化物系ナノ粒子、その製造方法、ナノ粒子分散樹脂およびその製造方法
US20120108745A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-03 Canon Kabushiki Kaisha Method for producing tantalum oxide particles
EP2958858B1 (en) * 2012-12-26 2020-11-25 Essilor International Method for producing zirconia colloids

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08143315A (ja) * 1994-11-18 1996-06-04 Taki Chem Co Ltd 酸化タンタルゾル及びその製造方法
CN101124166A (zh) * 2004-10-04 2008-02-13 布勒潘泰克有限公司 制备具有定制的表面化学性能的纳米粒子的方法及相应的胶体
CN101378994A (zh) * 2005-12-02 2009-03-04 普罗托泰克股份有限公司 纳米颗粒和溶胶-凝胶加工方法
US20100019201A1 (en) * 2006-07-13 2010-01-28 H. C. Starck Gmbh Hydrothermal process for producing nanosize to microsize particles
US20100135937A1 (en) * 2007-03-26 2010-06-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Metal oxide nanocrystals: preparation and uses
CN105197996A (zh) * 2015-10-15 2015-12-30 中国科学院合肥物质科学研究院 五氧化二钽八面体及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3638627A1 (en) 2020-04-22
US20200206709A1 (en) 2020-07-02
WO2018227629A1 (en) 2018-12-20
EP3638627A4 (en) 2021-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6173481B2 (ja) ジルコニアコロイドの作製方法
JP5683966B2 (ja) 有機−無機ハイブリッド材料、該材料製の光学薄層、これを含む光学材料、およびその製造方法
CA2858283C (en) Coating composition for an optical article, comprising a colloidal suspension of zirconia particles
EP2367762B1 (de) Nanopartikuläre titandioxid-partikel mit kristallinem kern, einer schale aus einem metalloxid und einer aussenhaut, die organische gruppen trägt, sowie verfahren zu deren herstellung
EP2731914B1 (en) Method for producing zirconia colloids and product thereof
US8337788B2 (en) Method for preparing a colloidal zirconia solution
KR20100081327A (ko) 코어-쉘 구조의 산화금속 입자 및 그의 제조 방법
CN111684033A (zh) 包含含有含氮环的硅烷化合物的涂布组合物
CN111757853A (zh) 高折射率纳米颗粒
JP5037393B2 (ja) 金属酸化物微粒子分散液及び成形体
WO2014013708A1 (en) Method for producing hollow particles, hollow particle, antireflection coating, and optical element
WO2005088352A1 (ja) プラスチックレンズの製造方法
WO2017065641A9 (ru) Способ цветной интерференционной струйной печати
DE102004029303A1 (de) Nanoskalige Titandioxid-Sole, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung
DE102006046078A1 (de) Transparente, ferroelektrische Nanopartikel enthaltende Polymerkomposite und Dispersionen, Verfahren zur Herstellung und Verwendung
KR102087011B1 (ko) 이산화타이타늄 쉘이 형성된 중공 실리카 입자의 제조방법
US20240301211A1 (en) Particles having rutile crystal structure, production method therefor, and production method for particle dispersion liquid, coating liquid, and substrate with film
WO2024162056A1 (ja) チタン酸バリウムストロンチウム微粒子粉末及びその製造方法、分散体、樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20201009

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication