專利名稱：反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料制備技術領域，特別是涉及一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法。
背景技術：
納米科學與納米技術是當前最有活力的研究領域之一，最近對于可控合成具有特殊形貌的納米氧化物材料是納米材料研究中一個很前沿的方向，由于納米材料的性能以及潛在的應用對于尺寸和形貌的依賴性，已經(jīng)報道合成了諸如納米管、納米線、納米棒、納米盤、納米方塊等等各種形貌的納米氧化物。氧化鍺(GeO2)是一種絕緣氧化物，具有光致發(fā)藍光效應，峰位在3.1ev和2.2ev，在光學器件方面是一種很有應用前景的材料，比如在光導整合系統(tǒng)中的應用?，F(xiàn)在對于GeO2的研究受到越來越廣泛的關注，這是因為GeO2與在光導纖維中已經(jīng)有廣泛應用的氧化硅(SiO2)具有相似的性能，并且在某些方面GeO2有更優(yōu)于SiO2的性能，如GeO2比SiO2具有更高的熱膨脹系數(shù)，這可以應用于真空技術方面。在GeO2納米材料的制備方面已經(jīng)報道了用激光燒蝕法制備的GeO2納米須，用電鍍紡絲技術然后配合高溫燒結制備納米GeO2纖維，物理蒸發(fā)法制備納米線，通過碳納米管的限制作用制備GeO2納米棒以及熱氧化法制備納米線等等。不同形貌的納米材料因其獨特的性質(zhì)而具有廣闊的應用前景，物理制備方法由于設備昂貴，制備過程復雜，成本高，制備量少等缺點不易進行大規(guī)模生產(chǎn)，而化學法由于制備的產(chǎn)物成本低、設備簡單、可控性好等優(yōu)點被認為是未來制備某些實用化納米材料最具有潛力的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供簡便、低成本的一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法。
本發(fā)明采用的技術方案是其具體的步驟如下一.材料配比濃度為99.99％的無水四氯化鍺GeCl4，分析純 庚烷C7H16，分析純 四氫呋喃(THF)C4H8O，分析純 正戊醇C5H12O，
分析純 十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)C19H42BrN，濃度為97％的油胺C18H37N，分析純 無水乙醇C2H6O，用濃度為36％～38％的鹽酸或濃度為25％的氨水配制pH為1.0～13.5的水溶液，以上試劑均沒有經(jīng)過純化處理；二.制備過程1)無水GeCl4溶于四氫呋喃中形成濃度為0.5mol/l透明的溶液；2)組分一將體積比為庚烷∶pH＝1.0～13.5的水溶液∶正戊醇＝20∶1∶3、摩爾配比為十六烷基三甲基溴化氨∶pH＝1.0～13.5的水溶液＝1∶12的四種物質(zhì)在100ml的容器中混合均勻，在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下攪拌形成透明的微乳液；3)組分二將體積比為庚烷∶GeCl4的四氫呋喃透明溶液∶油胺＝10∶1∶2的三種溶液置于50ml燒杯中在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下均勻混合，形成透明的微乳液；4)將組分二在強力磁力攪拌下緩緩滴入組分一的混合溶液中，滴加完畢后15～20min溶液出現(xiàn)渾濁，3～4小時后停止反應。反應后的混合溶液經(jīng)過10000r/min SORVALL LEGEND-T離心機離心分離10～15min，得到固體產(chǎn)物用無水乙醇再次分散洗滌，再次離心，重復2～4次后得到的固體在室溫下干燥成固體粉末。
本發(fā)明具有的有益效果是采用氯化鍺(GeCl4)作為鍺源，庚烷作為油相，十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)和油胺作為表面活性劑，用反向微乳液法制備了α-石英結構、具有規(guī)整表面、邊緣尺寸在250-270nm的GeO2方塊。這種制備具有單分散性氧化鍺納米方塊的方法成本低，方法簡單，可控性好，對于研究納米材料性能的形貌和尺寸依賴性具有重大的意義，同時在光學器件的設計、制造中具有很高的實用價值。


圖1是按照實施例1采用pH＝1.0水溶液制備的GeO2納米方塊的XRD衍射圖；圖2是按照實例1采用pH＝1.0水溶液制備的GeO2納米方塊的TEM、FESEM及SAED照片；圖3是采用不同pH采用不同pH值水溶液時制備不同形貌GeO2納米材料的TEM照片。
具體實施例方式
實施例1按照制備過程進行，將pH值為1.0的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應4h，反應后溶液10000r/min離心速率下離心分離15min，固體分散在無水乙醇中洗滌，再次離心，重復4次，粉末常溫干燥。X射線衍射分析(XRD)的樣品為干燥的粉末，置于無背底的單晶硅片上，采用的實驗儀器為Rigaku D\Max-2200，采用CuKα散射，掃描區(qū)間為15-90°，步長為0.02°，每步掃描時間2s。透射電子顯微鏡觀察和選區(qū)電子衍射觀察(TEM和SAED)的測試是將干燥后的粉末超聲處理分散在甲苯中，然后將溶液滴于鍍有碳膜的銅網(wǎng)上，室溫干燥，TEM型號為JEOL200CX。場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)的樣品是將粉末樣品分散在乙醇中滴在樣品臺上，待乙醇揮發(fā)后，掃描電鏡觀察，掃描電鏡型號為FEI SIRION。圖2和圖3a是按實施例1制備的GeO2納米方塊的TEM、SAED及FESEM照片。其中圖2中(a)為規(guī)整邊緣的GeO2方塊的TEM照片；(b)為單個方塊的SAED單晶衍射圖；(c)為單個GeO2方塊的TEM照片；(d)為大片GeO2方塊的FESEM照片；(e)為放大倍數(shù)高的GeO2方塊FESEM照片。
實施例2按照制備過程進行，將pH值為3.5的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應3.5h，反應后溶液10000r/min離心速率下離心分離15min，固體分散在無水乙醇中洗滌，再次離心，重復3次。圖3b是按實施例2制備的GeO2納米方塊的TEM照片。
實施例3按照制備過程進行，將pH值為7.0的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2m//l，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應4h，反應后溶液10000r/min離心速率下離心分離20min，固體分散在無水乙醇中洗滌，再次離心，重復2次。圖3c是按實施例3制備的不同形貌的GeO2納米材料的TEM照片。
實施例4按照制備過程進行，將pH值為13.5的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口燒瓶中混合均勻，磁力攪拌下形成組分一的透明溶液，將20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml燒杯中混合均勻，磁力攪拌下形成組分二的透明溶液。將組分二在強力攪拌下緩緩滴入組分一的溶液中。反應4h，反應后溶液10000r/min離心速率下離心分離15min，固體分散在無水乙醇中洗滌，再次離心，重復4次。圖3d是按實施例4制備的GeO2納米團聚體粒子的TEM照片。
權利要求
1.一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法，其特征在于該方法的步驟如下一.材料配比濃度為99.99％的無水四氯化鍺GeCl4，分析純庚烷C7H16，分析純四氫呋喃C4H8O，分析純正戊醇C5H12O，分析純十六烷基三甲基溴化氨C19H42BrN，濃度為97％的油胺C18H37N，分析純無水乙醇C2H6O，用濃度為36％～38％的鹽酸或濃度為25％的氨水配制pH為1.0～13.5的水溶液，以上試劑均沒有經(jīng)過純化處理；二.制備過程1)無水GeCl4溶于四氫呋喃中形成濃度為0.5mol/l透明的溶液；2)組分一將體積比為庚烷∶pH＝1.0～13.5的水溶液∶正戊醇＝20∶1∶3、摩爾配比為十六烷基三甲基溴化氨∶pH＝1.0～13.5的水溶液＝1∶12的四種物質(zhì)在100ml的容器中混合均勻，在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下攪拌形成透明的微乳液；3)組分二將體積比為庚烷∶GeCl4的四氫呋喃透明溶液∶油胺＝10∶1∶2的三種溶液置于50ml燒杯中在78HW-3型恒溫磁力攪拌儀下均勻混合，形成透明的微乳液；4)將組分二在強力磁力攪拌下緩緩滴入組分一的混合溶液中，滴加完畢后15～20min溶液出現(xiàn)渾濁，3～4小時后停止反應。反應后的混合溶液經(jīng)過10000r/min SORVALL LEGEND-T離心機離心分離10～15min，得到固體產(chǎn)物用無水乙醇再次分散洗滌，再次離心，重復2～4次后得到的固體在室溫下干燥成固體粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反向微乳液法制備單分散氧化鍺納米方塊的方法。采用氯化鍺作為鍺源，庚烷作為油相，不同pH值水溶液作為水相，十六烷基三甲基溴化氨和油胺作為表面活性劑，用反向微乳液法制備了具有α－石英結構、表面規(guī)整、邊緣尺寸在250－270nm的氧化鍺納米方塊。比較了不同pH值水相溶液對制得的氧化鍺粒徑與形貌的影響，根據(jù)實驗結果找到了一種最佳制備氧化鍺納米方塊的方法。這種制備具有單分散性氧化鍺納米方塊的方法成本低，方法簡單，可控性好，對于研究納米材料性能的形貌和尺寸依賴性具有重大的意義，同時在光學器件的設計、制造中具有很高的實用價值。
文檔編號C01G17/00GK1740096SQ200510050550
公開日2006年3月1日 申請日期2005年7月4日 優(yōu)先權日2005年7月4日
發(fā)明者蔣建中, 吳海平, 劉金芳, 牛璐 申請人:浙江大學