反向微乳液法制备单分散氧化锗纳米方块的方法技术

本发明专利技术公开了一种反向微乳液法制备单分散氧化锗纳米方块的方法。采用氯化锗作为锗源，庚烷作为油相，不同ｐＨ值水溶液作为水相，十六烷基三甲基溴化氨和油胺作为表面活性剂，用反向微乳液法制备了具有α－石英结构、表面规整、边缘尺寸在２５０－２７０ｎｍ的氧化锗纳米方块。比较了不同ｐＨ值水相溶液对制得的氧化锗粒径与形貌的影响，根据实验结果找到了一种最佳制备氧化锗纳米方块的方法。这种制备具有单分散性氧化锗纳米方块的方法成本低，方法简单，可控性好，对于研究纳米材料性能的形貌和尺寸依赖性具有重大的意义，同时在光学器件的设计、制造中具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
反向微乳液法制备单分散氧化锗纳米方块的方法
本专利技术涉及材料制备
，特别是涉及一种反向微乳液法制备单分散氧化锗纳米方块的方法。
技术介绍
纳米科学与纳米技术是当前最有活力的研究领域之一，最近对于可控合成具有特殊形貌的纳米氧化物材料是纳米材料研究中一个很前沿的方向，由于纳米材料的性能以及潜在的应用对于尺寸和形貌的依赖性，已经报道合成了诸如纳米管、纳米线、纳米棒、纳米盘、纳米方块等等各种形貌的纳米氧化物。氧化锗(GeO2)是一种绝缘氧化物，具有光致发蓝光效应，峰位在3.1ev和2.2ev，在光学器件方面是一种很有应用前景的材料，比如在光导整合系统中的应用。现在对于GeO2的研究受到越来越广泛的关注，这是因为GeO2与在光导纤维中已经有广泛应用的氧化硅(SiO2)具有相似的性能，并且在某些方面GeO2有更优于SiO2的性能，如GeO2比SiO2具有更高的热膨胀系数，这可以应用于真空技术方面。在GeO2纳米材料的制备方面已经报道了用激光烧蚀法制备的GeO2纳米须，用电镀纺丝技术然后配合高温烧结制备纳米GeO2纤维，物理蒸发法制备纳米线，通过碳纳米管的限制作用制备GeO2纳米棒以及热氧化法制备纳米线等等。不同形貌的纳米材料因其独特的性质而具有广阔的应用前景，物理制备方法由于设备昂贵，制备过程复杂，成本高，制备量少等缺点不易进行大规模生产，而化学法由于制备的产物成本低、设备简单、可控性好等优点被认为是未来制备某些实用化纳米材料最具有潜力的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供简便、低成本的一种反向微乳液法制备单分散氧化锗纳米方块的方法。本专利技术采用的技术方案是：其具体的步骤如下：一.材料配比浓度为99.99％的无水四氯化锗GeCl4，分析纯 庚烷C7H16，分析纯 四氢呋喃(THF)C4H8O，分析纯 正戊醇C5H12O，-->分析纯 十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)C19H42BrN，浓度为97％的油胺C18H37N，分析纯 无水乙醇C2H6O，用浓度为36％～38％的盐酸或浓度为25％的氨水配制pH为1.0～13.5的水溶液，以上试剂均没有经过纯化处理；二.制备过程1)无水GeCl4溶于四氢呋喃中形成浓度为0.5mol/l透明的溶液；2)组分一：将体积比为庚烷∶pH＝1.0～13.5的水溶液∶正戊醇＝20∶1∶3、摩尔配比为十六烷基三甲基溴化氨∶pH＝1.0～13.5的水溶液＝1∶12的四种物质在100ml的容器中混合均匀，在78HW-3型恒温磁力搅拌仪下搅拌形成透明的微乳液；3)组分二：将体积比为庚烷∶GeCl4的四氢呋喃透明溶液∶油胺＝10∶1∶2的三种溶液置于50ml烧杯中在78HW-3型恒温磁力搅拌仪下均匀混合，形成透明的微乳液；4)将组分二在强力磁力搅拌下缓缓滴入组分一的混合溶液中，滴加完毕后15～20min溶液出现浑浊，3～4小时后停止反应。反应后的混合溶液经过10000r/min SORVALL LEGEND-T离心机离心分离10～15min，得到固体产物用无水乙醇再次分散洗涤，再次离心，重复2～4次后得到的固体在室温下干燥成固体粉末。本专利技术具有的有益效果是：采用氯化锗(GeCl4)作为锗源，庚烷作为油相，十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)和油胺作为表面活性剂，用反向微乳液法制备了α-石英结构、具有规整表面、边缘尺寸在250-270nm的GeO2方块。这种制备具有单分散性氧化锗纳米方块的方法成本低，方法简单，可控性好，对于研究纳米材料性能的形貌和尺寸依赖性具有重大的意义，同时在光学器件的设计、制造中具有很高的实用价值。附图说明图1是按照实施例1采用pH＝1.0水溶液制备的GeO2纳米方块的XRD衍射图；图2是按照实例1采用pH＝1.0水溶液制备的GeO2纳米方块的TEM、FESEM及SAED照片；图3是采用不同pH采用不同pH值水溶液时制备不同形貌GeO2纳米材料-->的TEM照片。具体实施方式实施例1：按照制备过程进行，将pH值为1.0的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口烧瓶中混合均匀，磁力搅拌下形成组分一的透明溶液，将20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml烧杯中混合均匀，磁力搅拌下形成组分二的透明溶液。将组分二在强力搅拌下缓缓滴入组分一的溶液中。反应4h，反应后溶液10000r/min离心速率下离心分离15min，固体分散在无水乙醇中洗涤，再次离心，重复4次，粉末常温干燥。X射线衍射分析(XRD)的样品为干燥的粉末，置于无背底的单晶硅片上，采用的实验仪器为Rigaku D\\Max-2200，采用CuKα散射，扫描区间为15-90°，步长为0.02°，每步扫描时间2s。透射电子显微镜观察和选区电子衍射观察(TEM和SAED)的测试是将干燥后的粉末超声处理分散在甲苯中，然后将溶液滴于镀有碳膜的铜网上，室温干燥，TEM型号为JEOL200CX。场发射扫描电镜(FESEM)的样品是将粉末样品分散在乙醇中滴在样品台上，待乙醇挥发后，扫描电镜观察，扫描电镜型号为FEI SIRION。图2和图3a是按实施例1制备的GeO2纳米方块的TEM、SAED及FESEM照片。其中图2中(a)为规整边缘的GeO2方块的TEM照片；(b)为单个方块的SAED单晶衍射图；(c)为单个GeO2方块的TEM照片；(d)为大片GeO2方块的FESEM照片；(e)为放大倍数高的GeO2方块FESEM照片。实施例2：按照制备过程进行，将pH值为3.5的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口烧瓶中混合均匀，磁力搅拌下形成组分一的透明溶液，将20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml烧杯中混合均匀，磁力搅拌下形成组分二的透明溶液。将组分二在强力搅拌下缓缓滴入组分一的溶液中。反应3.5h，反应后溶液10000r/min离心速率下离心分离15min，固体分散在无水乙醇中洗涤，再次离心，重复3次。图3b是按实施例2制备的GeO2纳米方块的TEM照片。实施例3：按照制备过程进行，将pH值为7.0的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口烧瓶中混合均匀，磁力搅拌下形成组分一的透明溶液，将20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2m//l，油胺4ml在50ml烧杯中混合均匀，-->磁力搅拌下形成组分二的透明溶液。将组分二在强力搅拌下缓缓滴入组分一的溶液中。反应4h，反应后溶液10000r/min离心速率下离心分离20min，固体分散在无水乙醇中洗涤，再次离心，重复2次。图3c是按实施例3制备的不同形貌的GeO2纳米材料的TEM照片。实施例4：按照制备过程进行，将pH值为13.5的水溶液3ml，庚烷60ml，正戊醇9ml，CTAB5g在100ml三口烧瓶中混合均匀，磁力搅拌下形成组分一的透明溶液，将20ml庚烷，0.5MGeCl4的THF溶液2ml，油胺4ml在50ml烧杯中混合均匀，磁力搅拌下形成组分二的透明溶液。将组分二在强力搅拌下缓缓滴入组分一的溶液中。反应4h，反应后溶液10000r/min离心速率下离心分离15min，固体分散在无水乙醇中洗涤，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反向微乳液法制备单分散氧化锗纳米方块的方法，其特征在于该方法的步骤如下：一．材料配比浓度为９９．９９％的无水四氯化锗ＧｅＣｌ↓［４］，分析纯庚烷Ｃ↓［７］Ｈ↓［１６］，分析纯四氢呋喃Ｃ↓［ ４］Ｈ↓［８］Ｏ，分析纯正戊醇　Ｃ↓［５］Ｈ↓［１２］Ｏ，分析纯十六烷基三甲基溴化氨Ｃ↓［１９］Ｈ↓［４２］ＢｒＮ，浓度为９７％的油胺Ｃ↓［１８］Ｈ↓［３７］Ｎ，分析纯无水乙醇Ｃ↓ ［２］Ｈ↓［６］Ｏ，用浓度为３６％～３８％的盐酸或浓度为２５％的氨水配制ｐＨ为１．０～１３．５的水溶液，以上试剂均没有经过纯化处理；二．制备过程１）无水ＧｅＣｌ↓［４］溶于四氢呋喃中形成浓度为０．５ｍｏｌ／ｌ 透明的溶液；２）组分一：将体积比为庚烷：ｐＨ＝１．０～１３．５的水溶液：正戊醇＝２０∶１∶３、摩尔配比为十六烷基三甲基溴化氨：ｐＨ＝１．０～１３．５的水溶液＝１∶１２的四种物质在１００ｍｌ的容器中混合均匀，在７８ＨＷ－３型恒温磁力搅 拌仪下搅拌形成透明的微乳液；３）组分二：将体积比为庚烷∶ＧｅＣｌ↓［４］的四氢呋喃透明溶液∶油胺＝１０∶１∶２的三种溶液置于５０ｍｌ烧杯中在７８ＨＷ－３型恒温磁力搅拌仪下均匀混合，形成透明的微乳液；４）将组分二在强力磁力搅拌 下缓缓滴入组分一的混合溶液中，滴加完毕后１５～２０ｍｉｎ溶液出现浑浊，３～４小时后停止反应。反应后的混合溶液经过１００００ｒ／ｍｉｎＳＯＲＶＡＬＬＬＥＧＥＮＤ－Ｔ离心机离心分离１０～１５ｍｉｎ，得到固体产物用无水乙醇再次分散洗涤，再次离 心，重复２～４次后得到的固体在室温下干燥成固体粉末。...

【技术特征摘要】
1、一种反向微乳液法制备单分散氧化锗纳米方块的方法，其特征在于该方法的步骤如下：一.材料配比浓度为99.99％的无水四氯化锗GeCl4，分析纯庚烷C7H16，分析纯四氢呋喃C4H8O，分析纯正戊醇C5H12O，分析纯十六烷基三甲基溴化氨C19H42BrN，浓度为97％的油胺C18H37N，分析纯无水乙醇C2H6O，用浓度为36％～38％的盐酸或浓度为25％的氨水配制pH为1.0～13.5的水溶液，以上试剂均没有经过纯化处理；二.制备过程1)无水GeCl4溶于四氢呋喃中形成浓度为0.5mol/l透明的溶液；2)组分一：将体积比为庚烷∶pH＝1.0～13.5的水溶液∶正戊醇＝20∶1∶3、摩尔配比为十六烷基三甲基溴化...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建中，吴海平，刘金芳，牛璐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]