不溶于水的金属氢氧化物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容设及具有优异结晶性质的金属氨氧化物及其制备方法，其中所述金属 氨氧化物特别是包含碱金属和/或碱±金属的金属氨氧化物。
【背景技术】
[0002] 金属氨氧化物是由金属离子和氨氧根（0H)形成的化合物，并且具有强离子键性 质的氨氧化物例如氨氧化钢容易溶解在水溶液中，而具有强共价键性质的氨氧化物例如氨 氧化被度e(0H)2)不容易溶解在水溶液中。除氨氧化被和氨氧化儀之外，碱金属族和碱± 金属族的多数金属氨氧化物良好地溶于水中，而包含Μη、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Ru、化、 Ag、Cd、Ir、W、Au、Hg、Al、Ga、In、Sn、Tl、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、F*m、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb或Lu的过渡金属、后过渡金属和铜系金属的氨氧化物不溶于水。溶于水的金属氨氧 化物用作强碱，而不溶于水的金属氨氧化物用作阻燃剂、抗酸剂、吸附剂等。此外，不溶于水 的氨氧化物用作催化剂、巧光物质、电极材料、二次电池材料、纤维材料、磁性材料等。
[0003] 另外，前述不溶于水的金属氨氧化物可W通过在500°CW上的高溫下的热处理转 化成金属氧化物，因此前述不溶于水的金属氨氧化物也用作制备氧化物的前体。例如，氨 氧化锭（Y(〇H)3)通常由于六方晶相而形成例如棒、线、管和层状结构的结构体，并且具有该 结构的氨氧化锭可W通过在高溫（例如，500°CW上）下的热处理进行脱水W转化成氧化 锭灯2〇3)。此时，根据结构中所保持的特性可W形成具有例如棒、线和管的结构的氧化锭 灯2〇3)(参见：Shiba'F.等，CrystEngComm, 2013, 15:1061-106。。
[0004] 同时，美国专利申请公开第2011/0143139号设及一种制备金属氨氧化物纳米薄 片的方法，其中该金属氨氧化物纳米薄片通过电化学法（使用电解装置）由各种金属的氧 化物或氨氧化物构成。与燃烧合成法相比，电化学法在如下方面是不利的：该方法需要复杂 的步骤并且不是经济有效的。 阳0化]美国专利第5, 879, 647号公开了一种在含有锭盐的溶液中沉淀氧化锭颗粒的方 法（使用尿素的方法）。然而，由于需要复杂的工艺来控制氧化锭的粒径并且该方法的生产 率低，所W该方法不适用于大规模生产。
[0006] 此外，不溶于水的金属氨氧化物可W通过液相法例如水热合成法或沉淀法从金属 的硝酸盐、氯化物、碳酸盐等来制造。然而，通过上述液相法制造的金属氨氧化物通常往往 具有低的结晶度并且不稳定。另外，由于该工艺的特性，难W使通过液相法制备的不溶于水 的金属氨氧化物渗杂有第二金属组分。该工艺中的运些局限性使其难W在金属氨氧化物或 由该金属氨氧化物得到的氧化物中均匀地包含第二金属组分，限制了金属氧化物的用途。
[0007] 因此，在本领域中迫切需要一种解决上述缺点的制备方法。
[0008] 贯穿本申请，参考了多个专利和出版物并且在括号中提供了引证。通过引用将运 些专利和出版物的公开内容的全部内容在此并入本申请W更全面地描述本申请W及本发 明所属领域的现状。
【发明内容】
[0009] 本发明人进行了深入研究W开发一种用于制备具有高结晶度的不溶于水的金属 氨氧化物的新方法。作为结果，本发明人已经发现一种W便捷高效的方式、通过如下步骤制 备不溶于水的金属氨氧化物的方法：将可溶于水的第二金属的金属盐（特别是碱金属盐和 /或碱±金属盐）添加至反应混合物；用燃烧合成法而不是液相法燃烧得到的混合物；在高 溫（例如，700°C至1400°C )下执行二次热处理；W及用水洗涂得到的产物W去除高活性的 第二金属组分，并且确认在所制备的不溶于水的金属氨氧化物中仍然有在热处理之前已经 形成化学上稳定的键的第二金属组分中的一部分，由此完成本公开内容。
[0010] 因此，详细描述的一方面提供一种制备不溶于水的金属氨氧化物的方法。
[0011] 详细描述的另一方面提供一种通过上述方法制备的不溶于水的金属氨氧化物。
[0012] 详细描述的又一方面提供一种制备不溶于水的金属氧化物的方法。
[0013] 详细描述的又一方面提供一种发光装置。
[0014] 详细描述的又一方面提供一种用于太阳能电池的波长转换组合物。
[0015] 根据下面的【具体实施方式】W及所附权利要求和附图，本公开内容的其他目的和优 点将变得明显。
[0016] 在本发明的一个方面，提供了一种用于制备不溶于水的金属氨氧化物的方法，该 方法包括如下步骤： 阳017] (a)在400°C W上至小于700°C的溫度下燃烧第一金属的金属盐、第二金属的金属 盐和尿素的混合水溶液；
[001引 化）使在步骤（a)中得到的粉末在700°C至1300°C的溫度下经历热处理拟及
[0019] (C)用水溶液洗涂在步骤化）中得到的粉末，其中所述粉末包括所述金属氨氧化 物，所述金属氨氧化物包括所述第一金属和所述第二金属。
[0020] 在发明的另一方面，提供了一种根据前述方法制备的通过下式1表示的不溶于水 的金属氨氧化物：
[0021] 式 1 阳0巧 Ml A/2(〇H)3x:Nw
[0023] 在式1中，Μ为选自铜系金属、过渡金属和后过渡金属中的一种或更多种金属；N为 碱金属或碱上金属；并且X为2. 9的实数且W为0. 00001《W《0. 5的实数。
[0024] 在本发明的又另一方面，提供了一种用于制备不溶于水的金属氧化物的方法，该 方法包括如下步骤：在300°C至1400°C的溫度范围内加热根据上述方法制备的不溶于水的 金属氨氧化物。
[0025] 在本发明的又另一方面，提供了一种包括前述发巧光的不溶于水的金属氨氧化物 或得自该金属氨氧化物的金属氧化物、W及490nm W下的激发光源的发光装置。
[00%] 本发明人进行了深入研究W开发一种用于制备具有高结晶度的不溶于水的金属 氨氧化物的新方法。作为结果，本发明人已经发现了通过如下步骤W便捷高效的方式制备 不溶于水的金属氨氧化物的方法：将可溶于水的第二金属的金属盐添加至反应混合物；用 燃烧合成法而不是液相法燃烧得到的混合物；在高溫（例如，700°C至1400°C )下执行二次 热处理；W及用水洗涂得到的产物W去除高活性的第二金属组分，并且确认在所制备的不 溶于水的金属氨氧化物中仍然有在热处理之前已经形成化学上稳定的键的第二金属组分 中的一部分。
[0027] 金属渗杂的氧化锭用作多个领域中的基础材料，例如包括发光巧光材料、多种陶 瓷材料的烧结助剂W及高功率固态激光系统中的增益介质，运是因为该材料具有提高的烧 结能力（例如，高热导率）和独特的发光性质（例如，宽发射线宽）。因此，已经尝试了各种 方法（例如，机械粉碎法、气体蒸发法、共沉淀法、溶胶凝胶合成法等）用于得到具有优异的 烧结能力和细而均匀的粒径的氧化锭（或氧化锭纳米粉末）。然而，运些方法具有如下局限 性：运些方法由于工艺步骤复杂而难W工业应用；或者在工艺简单的情况下很难控制氧化 锭纳米粉末的尺寸。
[0028] 本发明提供了一种用于制备不溶于水的金属氨氧化物的新方法，能够克服如下在 制备不溶于水的金属氨氧化物方面的缺点：在通过常规方法制备该氨氧化物时该氨氧化物 往往具有低的结晶度并且不稳定。另外，本发明的方法可W容易地应用于制备各种金属氨 氧化物，并且适用于制备具有细而均匀的粒径的不溶于水的金属氨氧化物。
[0029] 首先，制备包含感兴趣的第一金属的金属盐、第二金属的金属盐和尿素的混合水 溶液。此时，根据目的可W包括两种或更多种第一金属的金属盐。此后，在高溫下从混合水 溶液蒸发水（例如，在预热至500°C的电炉中）。可W甚至在700°C下执行高溫热处理（结 果未示出）。在通过高溫热处理将水从混合水溶液去除之后，在短时间（例如，几秒至几分 钟）内燃烧剩余组分中的尿素，可W得到燃烧产物（粉末，例如，白色粉末）。
[0030] 在某个实施方案中，第一