專(zhuān)利名稱(chēng)：氧化物粉末的爆轟合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物理或化學(xué)方法領(lǐng)域，特別涉及到一種用爆轟高溫高壓合成氧化物粉末的方法。
背景技術(shù)：
納米粉體為納米數(shù)量級(jí)(10-9m)的超細(xì)顆粒，其尺寸范圍在1～100nm量級(jí)。由于顆粒極為細(xì)小，使其晶界上的原子數(shù)目多于晶粒內(nèi)部，具有高濃度晶界，且有大量處于晶粒內(nèi)缺陷中心的原子。因此，納米粉體具有小尺寸、表面與界面、量子尺寸和宏觀量子隧道等效應(yīng)，與同樣成分組成的大顆粒微粉相比，納米材料往往展現(xiàn)出許多其它結(jié)構(gòu)材料無(wú)法比擬的特有性質(zhì)，如超塑性、低彈性、低密度、高強(qiáng)度、大磁阻、低熱導(dǎo)性、不尋常的軟鐵磁性、可觀的磁熱效應(yīng)和相當(dāng)大的比表積以及透明性等等。由于納米材料具有這樣一些特性，使其在航天技術(shù)、電子、冶金、化學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。80年代初，隨著納米材料的問(wèn)世，這種新材料引起了人們的極大關(guān)注。目前，納米材料的制備和性質(zhì)研究已成為材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)十分活躍而具有強(qiáng)大生命力的熱點(diǎn)。并得到工業(yè)界越來(lái)越廣泛的重視。
納米氧化物有著廣泛的工業(yè)用途。除了作為優(yōu)異的高溫陶瓷材料外，如納米TiO2、納米ZnO、納米MgO、納米SiO2、納米Al2O3、納米云母、納米氧化鐵等均可被用于作為化學(xué)觸媒、殺菌材料、光降解材料、紫外與紅外吸收材料，以及電磁或紅外隱身材料等。
另外，許多復(fù)式氧化物陶瓷也都有著廣泛的用途，如釔鋇銅氧、鑭鍶銅氧等被發(fā)現(xiàn)有高溫超導(dǎo)性；Y2O3:Eu3+、Y2O3:Tb3+為優(yōu)良的發(fā)光材料；稀土激活的堿土鋁酸鹽、堿土硅酸鹽是優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)余暉材料；納米鐵氧體為磁性材料；鈦酸鉛、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等可作為壓電晶體材料使用；鎢酸鋯是優(yōu)異的負(fù)熱膨脹材料、錳酸鋰是新興的鋰電池正極材料，復(fù)式氧化物還被用作聲光、磁光、電光材料等等。
這些氧化物的合成尤其是納米氧化物的合成過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜繁瑣的，而復(fù)式氧化物陶瓷常常要求分子尺度上的均勻性，這都使工藝條件往往難于控制、合成成本大大增加、而產(chǎn)量往往又極低。
目前，常用的納米粉末合成方法大體可分為固相、液相和氣相合成三大類(lèi)。
固相法系指利用機(jī)械粉碎、電火花爆炸、高能機(jī)械球磨等方法來(lái)制備納米粉體。其中，高能機(jī)械球磨法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種能夠大量制備納米粉末的方法，它無(wú)需從外部供給熱能。在干燥環(huán)境中進(jìn)行高能球磨，使大晶粒變?yōu)樾【Я?。固相法除了用?lái)制備單質(zhì)納米材料外，還可以通過(guò)顆粒間的固相反應(yīng)直接合成納米陶瓷粉復(fù)合材料。固相法雖具有操作簡(jiǎn)單、成本較低、易制備混合物等優(yōu)點(diǎn)，但易引入雜質(zhì)，使產(chǎn)品純度降低，顆粒分布也不均勻、一般很難使混合物達(dá)到均勻混合。
氣相法主要是指利用蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積，以及氣相化學(xué)反應(yīng)而合成納米粉末的方法。在惰性氣體中對(duì)金屬及其化合物進(jìn)行加熱蒸發(fā)、對(duì)蒸氣冷凝可以制備清潔表面的納米粒子，又被稱(chēng)為惰性氣體冷凝法(Inert Gas Condensation，簡(jiǎn)稱(chēng)IGC)，其加熱方式有電加熱、電爆炸、激光、電弧、等離子體加熱等，但這種方法比較適合制備金屬等熔點(diǎn)低、成分單一的納米顆粒，近十幾年來(lái)，雖然通過(guò)改變加熱方法，如采用電弧法、等離子體法和激光束等方法來(lái)加熱前驅(qū)物，成功地制備了MgO、Al2O3、ZrO2和Y2O3等高熔點(diǎn)納米粉體。但這些改進(jìn)成本高，使其大規(guī)模的應(yīng)用受到限制?；瘜W(xué)氣相沉積(Chemical Vapar Deposition，簡(jiǎn)稱(chēng)CVD)是以金屬、金屬化合物等為原料，通過(guò)熱源、電子束、激光輻射、等離子體作用，使之氣化，進(jìn)而在氣相中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并控制產(chǎn)物的凝聚、生長(zhǎng)，最終制得納米粉體。CVD可以在遠(yuǎn)低于材料熔點(diǎn)溫度下合成納米材料，因此在非金屬粒子和高熔點(diǎn)化合物合成方面幾乎取代了惰性氣體冷凝法。CVD制得的納米粉純度高，而且可以控制反應(yīng)氣氛進(jìn)而使粒度可控，但其技術(shù)設(shè)備要求較高，產(chǎn)量較小。氣相合成方法中最成熟的合成方法之一就是氣相燃燒合成(Gas PhaseCombustion)，如高溫氣相水解合成納米氧化鈦，是利用氫氧混合氣與四氯化鈦一起燃燒，可大量地合成出各種晶型的納米氧化鈦；還有一種方法是氣相氧化法，即在高溫下加熱氧和四氯化鈦混合氣體，使之分解為氯氣與納米氧化鈦；這兩種方法也被用于大量制取納米二氧化硅；氣相燃燒和氣相氧化雖然可以大量制取納米氧化鈦、氧化硅，但一則是能量消耗高，二則是產(chǎn)生大量腐蝕性氣體，對(duì)設(shè)備要求極高。一般氣相法得到的納米粉具有較好的分散性和較高的化學(xué)純度，獲得混合氧化物較為困難。
液相法即濕化學(xué)法，是納米材料制備中比較廣泛應(yīng)用而活躍的一個(gè)領(lǐng)域。這種方法又可以大體分為溶劑蒸發(fā)法、微乳液法、沉淀法和溶膠—凝膠法。溶劑蒸發(fā)法是將溶解度大的鹽溶液霧化成小液滴，使其中的鹽類(lèi)均勻迅速地從溶液中析出，再將析出物加熱分解，從而得到細(xì)微的氧化物納米粉。它又包括冷凍干燥法、噴霧熱分解法和噴霧干燥法三種。這類(lèi)方法具有可連續(xù)進(jìn)行、制備能力大而且制得粒子細(xì)小、分散性好等特點(diǎn)。但對(duì)操作條件的要求高，需要大量的化學(xué)溶劑。微乳液法是將金屬鹽和一定的沉淀劑混合形成微乳狀液，并在較小的微區(qū)內(nèi)控制膠粒成核、生長(zhǎng)，再經(jīng)熱處理而得到納米粒子。該法用于Fe2O3、Cr2O3等的制備，其粒子單分散性好，但粒徑的控制較為困難，而且制得的粒子表面往往包裹有表面活性劑分子。沉淀法是濕化學(xué)中比較重要的制備納米粉體的方法之一。其原理是通過(guò)加入沉淀劑或在高溫高壓下，在水溶液和蒸氣等流體中使溶液發(fā)生水解。從而生成不溶性氫氧化物或鹽類(lèi)，經(jīng)洗滌、熱分解制得納米氧化物。用這種方法制得的納米粒子很多，如ZrO2、Cr2O3-Al2O3、Al2O3-SiO2、TiO2、PbTiO3等。這一合成方法中最具有潛力的是水熱法和近年來(lái)出現(xiàn)微波水熱法。
溶膠—凝膠法(sol-gel)是先使金屬醇鹽和無(wú)機(jī)鹽水解形成溶膠，再聚合生成凝膠、獲得化學(xué)組成均勻的溶膠—凝膠，最后經(jīng)過(guò)干燥、焙燒制得納米粉。以近年來(lái)出現(xiàn)的用硝酸鹽制備溶膠—凝膠，然后燃燒合成納米氧化物粉末的方法最具發(fā)展?jié)摿?。該方法的特點(diǎn)通常是采用廉價(jià)的原料、簡(jiǎn)單設(shè)備，而且所得樣品粒徑小、純度較高、有一定的分散性。其缺點(diǎn)是在溶膠—凝膠干燥、焙燒過(guò)程中耗費(fèi)較高的熱能，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量污染性氣體。
而爆轟法具有合成反應(yīng)速度快、合成設(shè)備簡(jiǎn)單、易放大產(chǎn)量的特點(diǎn)。但目前爆轟合成法尚只有一種應(yīng)用，即利用TNT混合炸藥中多余的碳份合成納米金剛石粉，還有一些報(bào)道是在炸藥中加入石墨粉末，對(duì)石墨實(shí)行高壓物理破碎的方法。爆轟合成法所合成的納米金剛石產(chǎn)量最高可達(dá)炸藥用量的8％，由于采用的炸藥為T(mén)NT與RDX或PETN這類(lèi)高能炸藥混合物，炸藥成本較高，炸藥在合成金剛石成本中約占200～350元/kg。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種合成各種氧化物、復(fù)式氧化物、納米氧化物的方法，實(shí)現(xiàn)復(fù)式氧化物分子尺度上的勻化，并可在一般尺度粉末表面包覆納米氧化物。同時(shí)，解決納米氧化物合成的精確控制、減少污染、將降低能耗。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下
以氧化物前驅(qū)體組成可爆轟的合成納米氧化物爆炸物，通過(guò)引爆這種爆炸物，使氧化物前驅(qū)體在爆轟的高溫、高壓下產(chǎn)生分解，并與爆轟氣體中的氧、水、可燃物質(zhì)產(chǎn)生充分反應(yīng)，從而合成出氧化物、復(fù)式氧化物和納米氧化物。
工業(yè)炸藥通常分為單質(zhì)炸藥和混合炸藥兩大類(lèi)，混合炸藥中是由氧化劑、可燃劑、敏化劑、性能調(diào)節(jié)劑組成，而這些劑型既可以是液體，也可以是固體、氣體。通常的氧化劑是硝酸鹽、亞硝酸鹽、次氯酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、金屬氧化物，以及硝酸、高氯酸、氣態(tài)和液態(tài)氧等；可燃劑一般有木粉、燃油、氫、金屬粉等可燃物質(zhì)；敏化劑可使用單質(zhì)炸藥、氣泡等，主要是增加爆轟的敏感性；而性能調(diào)節(jié)劑主要是根據(jù)炸藥的不同用途作為調(diào)整其性能填加的物質(zhì)，可以是活性的，也可以是惰性的。因此，在合成納米氧化物的方法中，氧化物前驅(qū)體既可以是單質(zhì)的炸藥，也可以作為氧化劑加入，或者作為可燃劑、敏化劑、調(diào)整劑加入，所采用的氧化物前驅(qū)體有很大的選則范圍。
氧化物前驅(qū)體在爆轟波中的反應(yīng)過(guò)程十分復(fù)雜，這與氧化物前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)、化學(xué)活性、化學(xué)反應(yīng)形式、氣體產(chǎn)物量有極大的關(guān)系。大體上可將氧化物前驅(qū)體區(qū)分成高活性、產(chǎn)氣量大的一類(lèi)；高活性、不產(chǎn)氣或吸氣的一類(lèi)；低活性熱分解類(lèi)和惰性體類(lèi)。
對(duì)于高活性、產(chǎn)氣量大的一類(lèi)前驅(qū)體，在爆轟時(shí)氧化物前驅(qū)體中的金屬離子(或半導(dǎo)體、稀土元素)將充分參與爆轟反應(yīng)。在爆轟反應(yīng)區(qū)內(nèi)高溫高壓會(huì)使氧化物的先驅(qū)體快速電離，在反應(yīng)結(jié)束后金屬離子與氧離子在氣態(tài)爆轟產(chǎn)物中發(fā)生聚合，然后結(jié)晶、長(zhǎng)大，但由于高壓的爆轟產(chǎn)物迅速膨脹、降溫，氧化物的晶粒長(zhǎng)大過(guò)程也將隨之停止，于是可生成尺度極小的納米氧化物。而且在粒子高速凝聚過(guò)程中，晶粒的擇優(yōu)生長(zhǎng)方向作用不大，固此易形成球型粒子。這類(lèi)氧化物前驅(qū)體包括了大量含金屬離子(或半導(dǎo)體、稀土元素)的無(wú)機(jī)化合物與有機(jī)化合物，包括自身能發(fā)生爆炸性分解的單質(zhì)化合物(即炸藥)、能提供大量氧氣的氧化劑、可提供大量燃燒熱量并在燃燒后產(chǎn)生大量氣體的燃料和能與爆轟產(chǎn)物發(fā)生強(qiáng)烈水化反應(yīng)的化合物。
單質(zhì)包括了如雷酸銀、Mg(NO3)2·3C2H5OH、苦味酸鹽、高氯酸鹽等等；以氧化劑形式為氧化物前驅(qū)體，即是使用在加熱狀態(tài)下分解為氧化物與并大量放氧的化合物，以及它們的溶液形式作為前驅(qū)體，如硝酸鹽、硝酸氧鹽、亞硝酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽和高價(jià)態(tài)氧化物等，氧化物的先驅(qū)體將有如下分解方式(其中M代表金屬或半導(dǎo)體元素，Q代表反應(yīng)熱，x代表化合價(jià)可以是分?jǐn)?shù))硝酸鹽分解 亞硝酸鹽分解 氯酸鹽分解 高氯酸鹽分解 亞氯酸鹽分解 次氯酸鹽分解 也可以使用溴酸鹽、碘酸鹽形式加入，對(duì)于鉻氧化物合成還可以使用鉻酐、重鉻酸銨等。
當(dāng)選擇可燃劑形式作為氧化物前驅(qū)體時(shí)，即采用可以在氧中燃燒的化合物或產(chǎn)生強(qiáng)烈水解反應(yīng)的化合物作為前驅(qū)體，如氫化物、氮化物、硫化物、磷化物、氯化物、草酸鹽、醋酸鹽、醇鹽等有機(jī)鹽、硅烷、硼烷等烷類(lèi)衍生物等。氧化物的先驅(qū)體在爆轟出的活性氧中，將發(fā)生如下氧化與水解反應(yīng)草酸鹽氧化氯化物氧化
氯化物水解 對(duì)于高活性、不產(chǎn)氣或吸氣的一類(lèi)前驅(qū)體，這一類(lèi)前驅(qū)體在爆轟反應(yīng)過(guò)程中可能發(fā)生熔化、氣化和高速的表面反應(yīng)。氣化將與氧發(fā)生充分反應(yīng)，其反應(yīng)過(guò)程與前者相近；對(duì)于發(fā)生熔化的前驅(qū)體，在爆轟波的強(qiáng)烈壓力與高速氣流下將被破碎、霧化為納米顆粒，并與氧化合為氧化物；熔化和氣化類(lèi)的前驅(qū)體也可以產(chǎn)生球型納米粉。對(duì)于發(fā)生固態(tài)表面化學(xué)反應(yīng)一類(lèi)的前驅(qū)體，將會(huì)一邊與爆轟氣體中的氧、水反應(yīng)，一邊被反應(yīng)高溫、高壓和高速氣流破碎成不規(guī)則的納米粉。這類(lèi)前驅(qū)體以單質(zhì)粉、缺氧的氧化物為主，在爆轟過(guò)程中發(fā)生如下氧化反應(yīng)。
金屬粉氧化低價(jià)氧化物氧化對(duì)于低活性熱分解類(lèi)前驅(qū)體，這類(lèi)前驅(qū)體不參與爆轟化學(xué)反應(yīng)，但在爆轟反應(yīng)中發(fā)生熱解，釋放出大量的氣體物質(zhì)。如含水氧化物(尤其是含結(jié)晶水的氧化物)、氫氧化物、能熱解成固態(tài)氧化物的含氧酸及其鹽、氧化物膠體、碳酸鹽、硫酸鹽等都屬于這一類(lèi)。這類(lèi)材料在爆轟反應(yīng)區(qū)內(nèi)吸收大量的反應(yīng)熱和非等熵壓縮熱，但在反應(yīng)區(qū)中由于爆轟壓力遠(yuǎn)高于前驅(qū)體中氣體物質(zhì)的臨界壓力，因此，在爆轟反應(yīng)區(qū)中氣體產(chǎn)物不會(huì)大量地溢出前驅(qū)體，而在爆轟產(chǎn)物的膨脹區(qū)，前驅(qū)體外界壓力快速下降，前驅(qū)體中的氣體產(chǎn)物會(huì)高速膨脹，蒸發(fā)的水和分解的氣體會(huì)在氧化物內(nèi)部形成巨大的壓力，氣體向氧化物外部強(qiáng)烈溢出，將從內(nèi)部對(duì)氧化物粒子形成爆破作用，所以會(huì)對(duì)粒子造成破碎細(xì)化，并同時(shí)在粒子上產(chǎn)生氣化孔洞，形成大比表面積的粒子。具有代表性的這類(lèi)反應(yīng)如下含水氧化物熱解
氫氧化物熱解 碳酸鹽熱解最后一類(lèi)前驅(qū)體是完全惰性的氧化物粒子或其他易碎化合物，當(dāng)前驅(qū)體作為惰性組分加入炸藥中時(shí)，納米粒子的形成主要依靠熱機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生破碎作用。易碎的前驅(qū)體粒子會(huì)在爆轟的高溫下形成不均勻的溫升，不均勻的溫升產(chǎn)生熱應(yīng)力與熱裂紋，在爆轟高壓下粒子會(huì)進(jìn)一步發(fā)生物理粉碎。這里除熱作用外與研磨效應(yīng)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，唯一的好處是當(dāng)爆轟產(chǎn)物全部是氣體時(shí)，不會(huì)混入其他固體雜質(zhì)。但是如果使用這類(lèi)完全惰性的前驅(qū)體與其他類(lèi)的前驅(qū)體共同加入炸藥中進(jìn)行爆轟時(shí)，這將提供給我們一種在惰性的前驅(qū)體表面涂覆納米氧化物的新方法。這時(shí)我們可以不限于氧化物，可以使用各種穩(wěn)定的陶瓷粉末、金屬、碳等作為納米載體，而在炸藥中加入有較強(qiáng)活性的氧化物前驅(qū)體，在爆轟過(guò)程中新生的氧化物會(huì)向載體顆粒表面沉積、生長(zhǎng)，于是就可以制出了表面涂覆納米氧化物的復(fù)合粒子。
綜上所述，利用爆轟法不但可以制備各種形態(tài)納米氧化物粒子，納米表面陶瓷，如果利用混合鹽、尤其是利用已經(jīng)達(dá)到分子間混合的溶液、膠體在爆轟中分解，還可以制造出分子間均勻的復(fù)式氧化物，如釔鋇銅氧、鑭鍶銅氧等高溫超導(dǎo)陶瓷；Y2O3:Eu3+、Y2O3:Tb3+發(fā)光材料；稀土激活的堿土鋁酸鹽、堿土硅酸鹽、納米鐵氧體、鈦酸鉛、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鎢酸鋯、錳酸鋰等。因此，爆轟合成方法是一種通用的氧化物合成方法，可以將元素周期表上所有能形成固體氧化物的元素制成納米氧化物、復(fù)式氧化物和包覆粒子。
另外，由于爆轟合成的納米粒子形態(tài)與爆轟狀態(tài)、所選擇前驅(qū)物有著極大的關(guān)系，因此，也就可通過(guò)調(diào)節(jié)前驅(qū)物、前驅(qū)物狀態(tài)，以及爆轟速度、爆轟壓力、爆熱等爆轟參數(shù)，有效地對(duì)納米氧化物的結(jié)晶形式、顆粒大小施行控制。而這些參數(shù)均可以通過(guò)炸藥成分、密度、形態(tài)實(shí)行控制，并且對(duì)于一種確定的炸藥配比，這些參數(shù)也是非常容易固定的。因此，爆轟合成法也就是一種易于調(diào)節(jié)和控制納米顆粒尺度、晶型，并能穩(wěn)定其粒度、晶型的好方法。
具體技術(shù)方案可按如下步驟進(jìn)行首先，選則適當(dāng)?shù)难趸锴膀?qū)體，按照炸藥組分計(jì)算其氧平衡，根據(jù)氧平衡配入適當(dāng)?shù)难趸瘎┖腿紵齽?。為保證制出混合物能正常爆轟，加入一定的敏化劑，如單質(zhì)炸藥、混合炸藥、孔隙等。按所需制備的氧化物和前驅(qū)體特性，可采用粉末炸藥、壓裝炸藥、澆鑄炸藥，或調(diào)制成液體炸藥、水膠炸藥、乳化炸藥、漿狀炸藥，以及氣體混合型和氣體懸浮型炸藥。
然后，將這種炸藥置入密封的爆轟容器中引爆(引爆方式不限，可采用雷管、高壓放電、激光、微波、高能粒子束等方式起爆)，回收其固體產(chǎn)物就可獲得所需的納米氧化物。納米氧化物的尺度、晶型、比表面積等參數(shù)可由混合物的爆轟參數(shù)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的效果和益處是1、本發(fā)明是一種普適的合成氧化物的方法，可以將元素周期表上所有能形成固體氧化物的元素制成納米氧化物、復(fù)式氧化物、包覆粒子。
2、具有大的前驅(qū)物選擇范圍，可采用多種前驅(qū)體合成納米氧化物。如可使用鋁粉、氫氧化鋁、鋁溶膠、硝酸鋁、鋁醇鹽合成納米氧化鋁；使用鈦粉、普通氧化鈦、偏鈦酸、鈦溶膠、硝酸鈦、硝酸氧鈦、四氯化鈦、三氯化鈦、二氯化鈦、鈦醇鹽、草酸鈦等制備納米氧化鈦。這將有利于合成各種形態(tài)的納米顆粒，同時(shí)也利于降低合成成本，使該合成方法成為是一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)的制取納米氧化物的方法。
3、本發(fā)明是一種適用于合成混合型納米氧化物的方法；如可用釔鋇銅的硝酸鹽作為先驅(qū)體制備釔鋇銅氧化合物；使用硝酸鋇、硝酸鈦制備納米鈦酸鋇。
4、該方法可以用于制備具有納米氧化物包覆表面的復(fù)合粉末。
5、可通過(guò)控制爆炸物的爆轟參數(shù)，穩(wěn)定控制所合成納米粉末性能。
6、由于爆轟合成過(guò)程是一種氣態(tài)合成過(guò)程，可合成出球體、大比表面積、分散性好的納米粉體。
7、由于爆轟合成過(guò)程的合成速度極快，在1～10微秒量級(jí)，可以合成出亞穩(wěn)的納米氧化物。
8、本發(fā)明是一種適用于大量合成納米材料方法，一般每公斤混合物可生產(chǎn)出納米氧化物100～500克，所以納米氧化物產(chǎn)量只受爆炸容器大小的限制，以單次爆破5kg混合物容器計(jì)，每日按100次爆破計(jì)，可日產(chǎn)50～250kg納米粉；而當(dāng)使用大型容器或多個(gè)容器進(jìn)行合成時(shí)，納米粉產(chǎn)量將有更大幅度的提高，達(dá)到日產(chǎn)噸到十幾噸是完全可能的。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將九水硝酸鋁、泰安炸藥粉各1kg混合，加入82克木炭粉，爆轟按如下化學(xué)方程進(jìn)行，達(dá)到了氧平衡
將上述炸藥置入直徑3米的球型容器中用8號(hào)雷管引爆，可得到135g納米氧化鋁，為直徑小于50nm的球型粉末。
實(shí)施例2將六水硝酸鎂、泰安炸藥粉各1kg混合，加入9克木炭粉，爆轟按如下化學(xué)方程進(jìn)行，達(dá)到了氧平衡
將上述炸藥置入直徑3米的球型容器中用8號(hào)雷管引爆，可得到157g納米氧化鎂，為直徑小于50nm的球型粉末。
實(shí)施例3將2kg硝酸銨粉混合加入600g鈦粉，爆轟按如下化學(xué)方程進(jìn)行，達(dá)到了氧平衡
將上述炸藥置入直徑3米的球型容器中用50g太安引爆，可得到1kg納米氧化鈦。
實(shí)施例4將2kg硝酸銨粉混合加入600g鈦粉，再加入200克偏鈦酸，爆轟按如下化學(xué)方程進(jìn)行，達(dá)到了氧平衡
將上述炸藥置入直徑3米的球型容器中用50g太安引爆，可得到1.32kg納米氧化鈦。
實(shí)施例5將九水硝酸鋁、泰安炸藥粉各1kg混合，加入82克木炭粉，再加入500克碳化硅微米粉，爆轟按如下化學(xué)方程進(jìn)行，達(dá)到了氧平衡
將上述炸藥置入直徑3米的球型容器中用8號(hào)雷管引爆，可得到635g納米氧化鋁涂覆表面的碳化硅粉。
權(quán)利要求
1.一種氧化物粉末的爆轟合成方法，其特征在于a)以氧化物前驅(qū)體組成穩(wěn)定爆轟的爆炸物，引爆這種爆炸物，在爆轟反應(yīng)的產(chǎn)物中合成出氧化物粉末、納米氧化物粉末、分子間混合的復(fù)式氧化物粉末的方法；b)以氧化物前驅(qū)體組成穩(wěn)定爆轟的爆炸物，并在其中加入穩(wěn)定的惰性粉末顆粒，通過(guò)引爆這種爆炸物，在爆轟產(chǎn)物中合成納米氧化物，使納米氧化物沉積在穩(wěn)定的惰性顆粒表面，制成納米氧化物包覆粉的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物粉末的爆轟合成方法，其特征在于其中所述的氧化物前驅(qū)體是穩(wěn)定爆轟的單質(zhì)爆炸物，包括固體、液體、氣體形式的無(wú)機(jī)或有機(jī)爆炸物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物粉末的爆轟合成方法，其特征在于其中所述的包含氧化物前驅(qū)體穩(wěn)定爆轟的爆炸物是無(wú)機(jī)、有機(jī)或兩者的混合物，包括固體、液體、溶液、膠體、氣溶膠、乳化液、氣體或它們的混合形態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的氧化物粉末的爆轟合成方法，其特征在于其中所述的固體氧化物前驅(qū)體是活性的，參與爆轟化學(xué)反應(yīng)或發(fā)生熱分解，固體氧化物的前驅(qū)體包括單質(zhì)元素、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、酸、堿、含水氧化物、陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利權(quán)利要求1、3或4所述的氧化物粉末的爆轟合成方法，其特征在于其中所述的固體氧化物的前驅(qū)體包括硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽、碘酸鹽、溴酸鹽、高價(jià)氧化物、金屬粉、低價(jià)氧化物、醇鹽、氫化物、碳化物、氮化物、氯化物、草酸鹽、醋酸鹽、硫化物、磷化物、碳酸鹽、氫氧化物、含結(jié)晶水的氧化物、固體氧化物的含氧酸及鹽，以及它們的混合物、復(fù)式化合物、溶液、混合溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的氧化物粉末的爆轟合成方法，其特征在于其中所述的固體氧化物的前驅(qū)體是惰性的，為氧化物、復(fù)式氧化物粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物粉末的爆轟合成方法，其特征在于其中所述的惰性粉末顆粒，為金屬、氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物、碳?；蛩鼈兊幕旌衔铩?fù)式化合物。
全文摘要
本發(fā)明屬于物理或化學(xué)方法領(lǐng)域，提供了一種氧化物粉末的爆轟合成方法。其特征是以氧化物前驅(qū)體組成可穩(wěn)定爆轟的爆炸物，通過(guò)引爆這種爆炸物，使氧化物前驅(qū)體在爆轟的高溫、高壓下反應(yīng)生成氧化物粉末、納米氧化物粉末、分子間混合的復(fù)式氧化物粉末；還可以向以上的爆炸物中添加惰性粒子，合成出納米氧化物包覆粉末。本發(fā)明的效果和益處是，可以將元素周期表上所有能形成固體氧化物的元素制成納米氧化物、復(fù)式氧化物、包覆粒子。該方法還具有大的前驅(qū)體選擇范圍，可采用多種前驅(qū)體合成出各種形態(tài)的納米氧化物，可生產(chǎn)分子尺度上均勻的復(fù)式化合物，并能穩(wěn)定控制、大量合成出球型、大比表面積、分散性好的納米粉體和亞穩(wěn)的納米氧化物。
文檔編號(hào)C01B13/14GK1569617SQ20041002055
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者李曉杰 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)