一种火焰燃烧制备纳米颗粒的方法

本发明涉及纳米材料领域，具体地说，本发明提供了一种火焰燃烧制备纳米颗粒的方法。

背景技术：

1、通常定义颗粒粒径在1-100nm之间的超细粒子为纳米颗粒。由于极小的颗粒尺寸，纳米颗粒具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应以及宏观隧道效应等宏观物质所不具备的性质。这些效应使得纳米颗粒表现出独特的电学、力学、光学、磁学、化学和热学等特性，被广泛用作气敏材料、纺织材料、润滑剂、催化剂、保温材料、生物医药材料等。

2、到目前为止，按物料的状态，纳米颗粒的制备方法大致可以分为固相法、液相法和气相法等几大类。固相法制备纳米颗粒时，颗粒粒径往往偏大，对设备的精度要求也较高。而液相法的问题在于，虽然可以在实验室中得到状态较好的纳米颗粒，但在大规模工业生产时颗粒稳定性面临挑战。燃烧法法合成纳米颗粒是利用火焰燃烧的温度场和速度场通过物理或化学过程从溶液或气体原料中获得纳米粒子的过程，属于气相法的一种。燃烧合成火焰温度高，一般为1000-2000℃，最高可达到3000℃，高温环境有利于制得纯净的颗粒。燃烧法合成纳米颗粒具有诸多优势，其制备的纳米颗粒具有粒径小、分布窄、化学活性高等特点。此外，由于不涉及湿化学过程，燃烧法合成的产品纯度高且易于分离。

3、基于此，目前仍需要进一步开发工艺简单且可规模化生产的纳米颗粒制备方法。

技术实现思路

1、发明的目的在于提供一种工艺简单且可规模化生产的基于火焰燃烧制备纳米颗粒的方法。

2、本发明提供了一种火焰燃烧制备纳米颗粒的方法，包括步骤：

3、将金属盐前驱体、燃料气体和氧化气体混合预热后进入燃烧器，点燃形成高速射流火焰；通入经净化干燥的辅助射流气体形成辅助火焰，反应温度为1000-2500℃，所述金属盐前驱体水解形成纳米颗粒，经过生长后得到所述纳米颗粒。

4、在另一优选例中，所述金属盐前驱体预先溶于有机溶剂中形成前驱体溶液。

5、在另一优选例中，所述前驱体溶液经雾化后进入燃烧室，

6、在另一优选例中，所述纳米颗粒是金属氧化物、混合氧化物、掺杂氧化物。

7、在另一优选例中，所述金属氧化物选自下组：tio2、al2o3、zro2、ceo2。

8、在另一优选例中，所述混合氧化物选自下组：sio2/tio2、sio2/al2o3。

9、在另一优选例中，所述掺杂氧化物选自下组：pt@tio2、pt@al2o3。

10、在另一优选例中，所述金属盐前驱体是无机金属盐、有机金属盐或者无机金属盐和有机金属盐的混合物。

11、在另一优选例中，所述无机金属盐是选自下组的金属的氯化物、硝酸盐、醋酸盐或硫酸盐：ti、al、zr、ce；所述有机金属盐是乙酰丙酮金属盐或羧酸的金属盐。

12、在另一优选例中，所述燃料气体是氢气、小分子碳氢化合物或其混合物。

13、在另一优选例中，所述氧化气体是空气、氧气或其混合物。

14、在另一优选例中，所述辅助射流气体是空气、氧气、氮气、氩气或其混合物。

15、在另一优选例中，所述燃料气体与氧化气体的体积比为1:10至1:1；优选地，1:8至1:2；更优选地，1:5至1:2。

16、在另一优选例中，所述纳米颗粒的粒径为5-100nm，优选地10-30nm或5-15nm。

17、在另一优选例中，所述纳米颗粒的比表面积为50-200m2/g，优选地60-150m2/g。

18、应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

技术特征：

1.一种火焰燃烧法制备纳米颗粒的方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米颗粒选自：金属氧化物、混合氧化物、掺杂氧化物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物选自下组：tio2、al2o3、zro2、ceo2。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合氧化物选自下组：sio2/tio2、sio2/al2o3。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述掺杂氧化物选自下组：pt@tio2、pt@al2o3。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐前驱体是无机金属盐、有机金属盐或者无机金属盐和有机金属盐的混合物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无机金属盐是选自下组的金属的氯化物、硝酸盐、醋酸盐或硫酸盐：ti、al、zr、ce；所述有机金属盐是乙酰丙酮金属盐或羧酸的金属盐。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料气体是氢气、小分子碳氢化合物或其混合物。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化气体是空气、氧气或其混合物。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助射流气体是空气、氧气、氮气、氩气或其混合物。

技术总结本发明涉及一种火焰燃烧法制备纳米颗粒的方法。具体地，本发明的方法包括步骤：将金属盐前驱体溶于有机溶剂中形成前驱体溶液，所述前驱体溶液雾化后进入燃烧反应室，经过溶剂蒸发、溶质沉积后转化为纳米颗粒。本发明仅经过一步工艺过程即得到产物纳米颗粒，无需经过煅烧或者溶剂溶解等复杂的后处理过程，设备简单，可控程度高，易于工业化生产；且产物的粒径小，纯度高、分散性好。技术研发人员：胡彦杰,杨澜,朱亭仪,孟钰枫,方晴,何小乐,吴卓涵,赵晓萱,魏凯杰,姚磊,骆守俭,叶俊男受保护的技术使用者：华东理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11