一种无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法

本发明属于无机金属卤化物纳米材料合成，尤其涉及一种无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法。

背景技术：

1、根据量子尺寸效应，当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1～100纳米这个范围之间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。近年来，纳米技术的兴起释放物质奇异特性，提高生产生活质量，增进生命健康福祉，成为人类最具创新能力的科学研究领域之一以及变革性产业制造技术的重要源泉，在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等领域，纳米技术均发挥着极其重要的作用。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。因此，可控制备纳米材料及将粒子纳米化也是纳米技术所研究的热点，重点和难点问题。

2、卤族元素位于元素周期表第ⅶa族，包括氟(f)、氯(cl)、溴(br)、碘(i)和砹(at，放射性元素)五种元素。所谓卤化物，即含有卤素，卤素呈负价的二元化合物。金属卤化物即阳离子为金属离子的卤化物，几乎所有金属都能形成卤化物。以食盐中的氯化钠和牙膏中的氟化钠为典型代表的金属卤化物是人们日常生活中难以忽视的一部分，在电子，能源，环境和医学等领域发挥着越来越重要的作用。

3、金属卤化物在很多应用领域都取得了成功，但现今业内广泛报道的有机-无机杂化金属卤化物，abx3型钙钛矿这类卤化物范围的相关研究，而在无机一元金属卤化物纳米材料的合成研究领域相关的工作还比较少，其制备及应用研究是相对缺乏的。虽然现有的技术研究中也有一些相关的报道，但是一般只针对于一种无机金属卤化物纳米材料，对于无机金属卤化物纳米材料合成种类的广谱性有所欠缺，不具有广谱性，而且对于形貌尺寸的控制合成方面较差，纳米粒子形貌尺寸的可定制性较差。

4、因此，如何开发一种更为适宜的制备工艺，能够简单，可控，广谱性的制备一元无机金属卤化物纳米材料，具有重要的研究意义，也是业内诸多研究人员广为关注的焦点之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法。本发明提供的热注射合成方法，制备的一元无机金属卤化物纳米材料可控性强，还可以进行任意比例扩大合成，单位体积反应液产量高，而且设备需求简单，反应过程易于控制；反应条件温和，产物纯度高，适合大批量生产。

2、本发明提供了一种无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法，包括以下步骤：

3、1)在真空条件下，将金属源或卤素源在溶剂中加热溶解后，得到前驱体溶液；

4、2)将上述步骤得到的前驱体溶液升温后，再将卤素源或金属源注入到前驱体溶液中，进行保温后，得到无机金属卤化物纳米材料；

5、所述步骤1)中为金属源时，步骤2)中为卤素源；所述步骤1)中为卤素源时，步骤2)中为金属源。

6、优选的，所述无机金属卤化物中，金属包括主族金属或/和过渡金属；

7、所述主族金属元素选自li、na、k、rb、cs、be、mg、ca、sr、ba和al中的一种或多种。

8、优选的，所述无机金属卤化物中，卤族元素选自f、cl、br和i中的一种或多种；

9、所述金属源选自金属卤化物、金属硝酸盐、金属醋酸盐、金属碳酸盐、金属硫酸盐和金属氢氧化物中的一种或多种。

10、优选的，所述溶剂选自水、油酸、乙二醇、丙三醇、n，n-二甲基甲酰胺、油胺、二甲亚砜、二苯醚、1-十八烯、棕榈酸、n，n-二甲基乙酰胺、苯甲酸乙酯、二甘醇和三甘醇中的一种或多种；

11、所述前驱体溶液的浓度为0.1～1000mg/ml。

12、优选的，所述加热溶解的温度为30～150℃；

13、所述升温后的温度为150～300℃。

14、优选的，所述升温具体为在一定气氛下进行升温；

15、所述一定气氛为空气、氧气、氮气、氩气和氢气中的一种或多种。

16、优选的，所述卤素源为氢卤酸、三甲基卤硅烷、四卤化硅和三乙基卤硅烷中的一种或多种；

17、所述卤素源与金属源，以卤素源中的卤素和金属源中的金属元素摩尔数计，两者的摩尔比为1：(0.01～100)。

18、优选的，所述注入的速度为0.01～10ml/min；

19、所述无机金属卤化物纳米材料包括一元无机金属卤化物纳米材料。

20、优选的，所述保温的温度为150～300℃；

21、所述保温的时间为5s～12h。

22、优选的，所述保温后还包括冷却、分离和洗涤中的一步或多步；

23、所述无机金属卤化物纳米材料的粒径为1～1000nm。

24、本发明提供了一种无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法，包括以下步骤，首先在真空条件下，将金属源或卤素源在溶剂中加热溶解后，得到前驱体溶液；然后将上述步骤得到的前驱体溶液升温后，再将卤素源或金属源注入到前驱体溶液中，进行保温后，得到无机金属卤化物纳米材料；所述步骤1)中为金属源时，步骤2)中为卤素源；所述步骤1)中为卤素源时，步骤2)中为金属源。与现有技术相比，本发明特别采用热注射法合成无机金属卤化物纳米材料，在特定的温度下，将卤素前驱体注入到金属溶液中，使溶液的饱和度瞬间增大，纳米晶体快速成核生长，保证了产物粒径尺寸的均匀性和单分散性，多种一元无机金属卤化物纳米粒子均呈现出均匀的多面体结构。本发明提供的方法设备需求简单，反应过程易于控制；反应条件温和，产物纯度高，单位体积反应液产量高，而且可进行任意比例扩大合成，适合大批量生产。

25、本发明提供的无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法是一项无机金属卤化物纳米材料全新的制备策略，保证了产物粒径尺寸的均匀性和单分散性，重复性好，方法简单，有利于工业化大批量生产。纳米化的粒子因量子尺寸效应往往会具备不同于块体材料的性质，特有的物理、化学、生物性质和功能，赋予其在电子，能源，环境和医学等领域广泛的应用前景和潜力。

技术特征：

1.一种无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述无机金属卤化物中，金属包括主族金属或/和过渡金属；

3.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述无机金属卤化物中，卤族元素选自f、cl、br和i中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述溶剂选自水、油酸、乙二醇、丙三醇、n，n-二甲基甲酰胺、油胺、二甲亚砜、二苯醚、1-十八烯、棕榈酸、n，n-二甲基乙酰胺、苯甲酸乙酯、二甘醇和三甘醇中的一种或多种；

5.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述加热溶解的温度为30～150℃；

6.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述升温具体为在一定气氛下进行升温；

7.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述卤素源为氢卤酸、三甲基卤硅烷、四卤化硅和三乙基卤硅烷中的一种或多种；

8.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述注入的速度为0.01～10ml/min；

9.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述保温的温度为150～300℃；

10.根据权利要求1所述的热注射合成方法，其特征在于，所述保温后还包括冷却、分离和洗涤中的一步或多步；

技术总结本发明提供了一种无机金属卤化物纳米材料的热注射合成方法，包括以下步骤，首先在真空条件下，将金属源或卤素源在溶剂中加热溶解后，得到前驱体溶液；然后将上述步骤得到的前驱体溶液升温后，再将卤素源或金属源注入到前驱体溶液中，进行保温后，得到无机金属卤化物纳米材料。本发明采用热注射法合成无机金属卤化物纳米材料，在特定的温度下，将卤素前驱体注入到金属溶液中，使溶液的饱和度瞬间增大，纳米晶体快速成核生长，保证了产物粒径尺寸的均匀性和单分散性，多种一元无机金属卤化物纳米粒子均呈现出均匀的多面体结构。而且设备需求简单，反应过程易于控制；反应条件温和，产物纯度高，还可进行任意比例扩大合成，更加适合大批量生产。技术研发人员：雷朋朋,杜鹏业,张洪杰受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17