专利名称：有机分散性三氟化镧纳米微粒制备方法
技术领域：
本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种有机分散性三氟化镧纳米微粒的化学制备方法。
背景技术：
由于稀土元素具有独特的4f电子结构、大的原子磁矩、很强的自旋耦合等特性，稀土元素及其化合物无论在传统领域还是高技术新材料领域都得到极为广泛的应用。稀土氟化物在旋光、光电、微电子、摩擦学等领域具有广阔应用前景，其纳米微粒的制备广受关注。
三氟化镧具有较低的硬度、较高的熔点、良好的热稳定性和化学稳定性、良好的减摩、抗磨及承载性能，是一种性能良好的抗摩减磨添加剂。已报道的三氟化镧制备方法有改进的沉淀法、微乳液法、水热法和单源前驱体法等，这些方法虽制得了可分散性的三氟化镧纳米微粒，但应用于工业化生产尚存不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适于工业化的有机分散性三氟化镧纳米微粒制备方法。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案有机分散性三氟化镧纳米微粒制备方法，使可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液反应制备三氟化镧胶体，萃取三氟化镧，弃水层、蒸除有机相得淡绿色粉末即有机分散性三氟化镧纳米微粒。
所述的可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液浓度均为0.033-0.67mol/L，镧离子与氟离子的摩尔比为4∶9-1∶3；萃取三氟化镧的萃取剂为双烷基二硫代磷酸，其中烷基碳数为4-22；可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液反应温度为5-95℃；萃取温度为5-95℃。
本发明具体包括以下步骤(1)配制可溶性镧盐水溶液；(2)配制可溶性氟盐水溶液；(3)两种溶液混合反应，制备三氟化镧胶体；(4)加入含有萃取剂的有机溶剂；(5)搅拌萃取；(6)静止分层，弃去水层，蒸出有机溶剂，得到浅绿色粉末，即有机分散性三氟化镧纳米微粒。
本发明中萃取剂通式如下，其中m＝n＝4-22，溶解萃取剂的有机溶剂为氯仿、甲苯等。
利用本发明制备的有机可分散性纳米三氟化镧，尺度均匀，无硬团聚现象，在有机介质中可分散为稳定的胶体分散液，非常适合进行各种纳米性质的研究及应用。本发明所提供的制备方法原料廉价易得、工艺简便、产率高，产品生产成本低，适合大规模的工业生产。
图1为实施例1制备的三氟化镧溶胶的透射电子显微照片，由图可以看出，所制得纳米颗粒的形状为六边形片状，纳米颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为18nm，图中标尺为25nm。
图2为实施例1制备的三氟化镧溶胶萃取到有机相后的透射电子显微照片，由图可以看出，所制得纳米颗粒的形状为六边形片状，颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为21nm，图中标尺为25nm。这说明经过萃取三氟化镧纳米微粒的粒径并没有发生显著变化。
图3为实施例2制备的三氟化镧溶胶的透射电子显微照片，由图可以看出，所制备的纳米颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为17nm，图中标尺为50nm。
图4为实施例2制备的三氟化镧溶胶萃取到有机相后的透射电子显微照片，由图可以看出，所制得纳米颗粒的形状为六边形片状，颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为20nm，图中标尺为50nm。这说明经过萃取三氟化镧纳米微粒的粒径并没有发生显著变化。
图5为实施例3制备的三氟化镧溶胶的透射电子显微照片，由图可以看出，所制备的纳米颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为20nm，图中标尺为25nm。
图6为实施例3制备的三氟化镧溶胶萃取到有机相后的透射电子显微照片，由图可以看出，所制得纳米颗粒的形状为六边形片状，颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为17nm，图中标尺为25nm。这说明经过萃取三氟化镧纳米微粒的粒径并没有发生显著变化。
图7为实施例4制备的三氟化镧溶胶的透射电子显微照片，可以看到，所制备的纳米颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为20nm，图中标尺为25nm。
图8为实施例4制备的三氟化镧溶胶萃取到有机相后的透射电子显微照片，由图可以看出，所制得纳米颗粒的形状为六边形片状，颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为22nm，图中标尺为25nm。这说明经过萃取三氟化镧纳米微粒的粒径并没有发生显著变化。
图9为实施例5制备的三氟化镧溶胶的透射电子显微照片，可以看到，所制备的纳米颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为20nm，图中标尺为25nm。
图10为实施例5制备的三氟化镧溶胶萃取到有机相后的透射电子显微照片，由图可以看出，所制得纳米颗粒的形状为六边形片状，颗粒粒径均一，无团聚，平均粒径为21nm，图中标尺为25nm。这说明经过萃取三氟化镧纳米微粒的粒径并没有发生显著变化。
图11为实施例5制备的三氟化镧溶胶萃取到有机相后的XRD图。由图可以看出所制备的纳米颗粒为六方相的三氟化镧。
具体实施例方式
实施例1、称取0.105g氟化钠溶于62.5mL水，在90℃水浴中，逐滴加入到含有0.403g LaCl3·6H2O的12.5mL水溶液中，同时搅拌。滴加完毕后，继续搅拌30min，得透明胶体。60℃水浴中，加入含有0.0441g双十八烷基二硫代磷酸的75mL氯仿溶液，再加入0.0028g氢氧化钠，搅拌2h。萃取，弃去水相，有机相水洗2～3次。减压蒸馏，回收溶剂氯仿，干燥，得淡绿色粉末即为双十八烷基二硫代磷酸修饰的三氟化镧纳米颗粒。
实施例2、称取0.105g氟化钠溶于62.5mL水，在60℃水浴中，逐滴加入到含有0.403g LaCl3·6H2O的12.5mL水溶液中，同时搅拌。滴加完毕后，继续搅拌30min，得透明胶体。55℃水浴，加入含有0.0441g双十八烷基二硫代磷酸的75mL氯仿溶液，再加入0.0028g氢氧化钠，搅拌2h。萃取，弃去水相，有机相水洗2～3次。减压蒸馏，回收溶剂氯仿，干燥，得淡绿色粉末即为双十八烷基二硫代磷酸修饰的三氟化镧纳米颗粒。
实施例3、称取0.21g氟化钠溶于62.5mL水，在60℃水浴中，逐滴加入到含有0.806g LaCl3·6H2O的12.5mL水溶液中，同时搅拌。滴加完毕后，继续搅拌30min，得透明胶体。55℃水浴，加入含有0.0882g双十八烷基二硫代磷酸的75mL氯仿溶液，再加入0.0056g氢氧化钠，搅拌2h。萃取，弃去水相，有机相水洗2～3次。减压蒸馏，回收溶剂氯仿，干燥，得淡绿色粉末即为双十八烷基二硫代磷酸修饰的三氟化镧纳米颗粒。
实施例4、称取0.21g氟化钠溶于62.5mL水，在80℃水浴中，逐滴加入到含有0.806g LaCl3·6H2O的12.5mL水溶液中，同时搅拌。滴加完毕后，继续搅拌30min，得透明胶体。55℃水浴，加入含有0.0882g双十八烷基二硫代磷酸的75mL氯仿溶液，再加入0.0056g氢氧化钠，搅拌2h。萃取，弃去水相，有机相水洗2～3次。减压蒸馏，回收溶剂氯仿，干燥，得淡绿色粉末即为双十八烷基二硫代磷酸修饰的三氟化镧纳米颗粒。
实施例5、称取0.21g氟化钠溶于62.5mL水，在80℃水浴中，逐滴加入到含有0.806g LaCl3·6H2O的12.5mL水溶液中，同时搅拌。滴加完毕后，继续搅拌30min，得透明胶体。55℃水浴，加入含有0.0492g双辛烷基二硫代磷酸的75mL氯仿溶液，再加入0.0056g氢氧化钠，搅拌2h。萃取，弃去水相，有机相水洗2～3次。减压蒸馏，回收溶剂氯仿，干燥，得淡绿色粉末即为双辛烷基二硫代磷酸修饰的三氟化镧纳米颗粒。
权利要求
1.有机分散性三氟化镧纳米微粒制备方法，其特征在于，使可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液反应制备三氟化镧胶体，萃取三氟化镧，弃水层、蒸除有机相得淡绿色粉末即有机分散性三氟化镧纳米微粒。
2.如权利要求1所述的有机分散性三氟化镧纳米微粒制备方法，其特征在于，所述的可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液浓度均为0.033-0.67mol/L，镧离子与氟离子的摩尔比为4∶9-1∶3；萃取三氟化镧的萃取剂为双烷基二硫代磷酸，其中烷基碳数为4-22；可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液反应温度为5-95℃；萃取温度为5-95℃。
全文摘要
有机分散性三氟化镧纳米微粒制备方法，使可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液反应制备三氟化镧胶体，萃取三氟化镧，弃水层、蒸除有机相得淡绿色粉末即有机分散性三氟化镧纳米微粒。所述的可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液浓度均为0.033－0.67mol/L，镧离子与氟离子的摩尔比为4∶9－1∶3；萃取三氟化镧的萃取剂为双烷基二硫代磷酸，其中烷基碳数为4－22；可溶性镧盐水溶液和可溶性氟盐水溶液反应温度为5－95℃；萃取温度为5－95℃。本发明用廉价的起始原料，经过简便的反应步骤，即可制得尺度均一、有机可分散性三氟化镧纳米微粒。成本低，产率高，适合大规模的工业生产；制备出的三氟化镧纳米微粒尺度均匀，在有机介质中有良好的分散特性。
文档编号B82B3/00GK1951821SQ20061010726
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月13日 优先权日2006年10月13日
发明者张晟卯, 赵委婉, 贺本芳, 吴志申, 张治军 申请人:河南大学