[发明专利]具有受控性质的金属氧化物纳米颗粒的制造方法以及由此制备的纳米颗粒和制品

说明书

发明领域

本发明涉及制造金属氧化物纳米颗粒的方法，更具体地涉及以工业上和经济上实用的方式制造具有所需颗粒尺寸、颗粒尺寸分布和习性(habit)的金属氧化物颗粒的方法。在本发明中，术语金属氧化物意指并且包括化学式为Metal_xO_y的金属氧化物(例如Al₂O₃、ZrO₂、ZnO、SnO、SnO₂、MnO、MnO₂、Cu₂O、CuO)，化学式为Metal_p(OH)_qO_r的金属羟基氧化物(例如Sn(OH)₂、Sn(OH)₄、Al(OH)₃、Si(OH)₄、Zn(OH)₂、CuOH、Cu(OH)₂、Mn(OH)₂Mn(OH)₄、Zr(OH)₄)，金属酸、其各种水合形式和其中这些物质作为主要成分的组合物，其中x、y、p、q、r均为整数。

背景技术

金属氧化物具有广泛的应用范围，例如用于研磨剂、催化剂、化妆品、电子器件、磁性材料、颜料和涂料、以及结构陶瓷，等等。

研磨剂——纳米颗粒当适当分散时在临界研磨和抛光应用中表现出优异的效用。适当分散产品的超细颗粒尺寸和分布事实上是任何其它市售研磨剂所不能相比的。结果是与常规的研磨材料相比，表面缺陷的尺寸显著缩小。金属氧化物纳米颗粒主要用作一般研磨剂、刚性存储盘抛光、半导体的化学机械平坦化(CMP)、硅晶片抛光、光学抛光、光纤抛光、和珠宝抛光。主要使用的产品是氧化铝、氧化铁、氧化锡和氧化铬。

催化剂——金属氧化物纳米颗粒由于它们极高活性的高应力表面原子而具有增强的催化能力。因此，它们主要被用作一般催化剂(例如二氧化钛、氧化锌和钯)、氧化还原催化剂(例如氧化铁)、制氢催化剂(例如氧化铁二氧化钛)、用于有价值金属的催化剂载体例如基材(例如氧化铝、和二氧化钛)、用于排放控制的催化剂、用于炼油的催化剂和废物处理催化剂。

化妆品——金属氧化物纳米颗粒有利于制造优异的化妆制品。它们在不使用化学制品的情况下提供高的紫外线衰减，需要时提供可见光透明性，并且可以均匀地分散到各种各样的化妆品媒介物中以便提供不结块的化妆制品。金属氧化物纳米颗粒主要被用作遮光剂、具有SPF(阳光防护粉底)的保湿霜、具有SPF的有色粉底、具有SPF的口红、具有SPF的唇膏、足部护理产品和软膏。用于化妆品应用的主要产品是氧化锌粉末、ZnO分散体、FE45B(氧化铁棕)、TiO₂分散体、黑色金属氧化物颜料、红色金属氧化物颜料、黄色金属氧化物颜料和蓝色金属氧化物颜料。

电子器件——金属氧化物纳米颗粒可以提供新颖且独特的电气和传导特性可供用于现有和未来技术中。金属氧化物纳米颗粒主要用作压敏电阻(例如氧化锌)、透明导体(铟锡氧化物)、高介电陶瓷、导电膏、电容器(二氧化钛)、CRT显示器用磷光体(例如氧化锌)、电致发光平板显示器(例如氧化锌)、用于电子电路的陶瓷物质(例如氧化铝)、汽车安全气囊推进剂(例如氧化铁)、荧光灯管内的磷光体(例如氧化锌)和白炽灯用反射体(例如二氧化钛)。

磁性材料——金属氧化物纳米颗粒可以提供新颖且独特的磁性可供用于现有和未来技术中。金属氧化物纳米颗粒主要用作铁磁流体和磁流变(MR)流体。

颜料和涂层——金属氧化物纳米颗粒有利于产生优异的颜料和涂层。它们提供高的紫外线衰减，需要时提供可见光透明性，并且可以均匀地分散到各种各样的材料中。纳米颗粒还可以提供将抵抗随时间而劣化和褪色的更鲜艳的颜色。金属氧化物纳米颗粒主要用作一般的颜料和涂层、微波吸收涂层、雷达吸收涂层、紫外线防护透明涂层、涂料用杀真菌剂、粉末涂层和汽车颜料(在云母上除雾以便有金属外观)。