專利名稱：鹵代烴作用下由鑭系金屬合成納米尺寸鑭系金屬氫化物的方法
技術領域：
本項發明的新方法是指在鹵代烴作用下、在有機溶劑中、常溫常壓條件下由鑭系金屬合成出納米尺寸的鑭系金屬氫化物。
背景技術：
納米材料科學是一項正在迅速發展起來的新興學科。納米材料具有的尺寸效應和表面特性，既表現出極高的反應活性，又顯示了聚結不穩定性，因此合成出晶粒小，比表面積大，反應活性高的納米金屬氫化物材料，是一項難度較大且具有挑戰性的工作。納米尺寸鑭系金屬氫化物在催化化學、合成化學、材料科學、能源和環境保護等領域中具有廣泛的應用價值，并能產生直接的經濟效益。
納米材料的制備方法通常分為物理法和化學法。化學法主要通過適當的化學反應(包括液相、氣相和固相反應)來制備納米材料。本項發明的方法即在鹵代烴作用下由鑭系金屬合成納米尺寸的鑭系金屬氫化物的方法目前尚未見文獻報道。

發明內容
本項發明的目的是提供一種在鹵代烴作用下由鑭系金屬合成納米尺寸鑭系金屬氫化物的新方法。
本方法可用如下反應式表示為


圖1為納米氫化鑭的電子透射電鏡(TEM)。
具體實施例方式
通過下面實例對本項發明作進一步說明。
實例1 合成納米尺寸的氫化鑭在與恒壓氫氣量管相連的反應瓶中加入3.47g(25mmol)金屬鑭屑未(北京有色金屬研究總院生產，純度＞99.5％)，15.0mL甲苯和0.015mL溴乙烷，油浴控制溫度(45℃)，打開磁力攪拌器，通入氫氣。58小時后金屬鑭加氫反應停止，由恒壓量管直接讀出反應的吸氫量。分離出反應瓶中的有機相，固相用甲苯洗滌二次，真空油浴(80℃)干燥1h小時后得到黑色固體粉末氫化鑭。
鹵代烴的作用在于它能使鑭定量地轉化成納米尺寸的氫化鑭。納米尺寸的稀土金屬氫化物的組成為非化學計量值，LnHm中m值在2-3之間。TEM測定結果表明利用新方法所合成的氫化鑭基本顆粒尺寸小于40nm。XRD測試結果表明該氫化鑭結構為立方晶體。
實例2 鹵代烴作用下合成納米尺寸的氫化釹按照實例1的方法合成納米尺寸的氫化釹。68小時后金屬釹加氫反應停止。TEM測定結果表明其基本顆粒尺寸小于40nm。
實例3 鹵代烴作用下合成納米尺寸的氫化釤按照實例1的方法合成納米尺寸的氫化釤。120小時后金屬釤加氫反應停止。TEM測定結果表明其基本顆粒尺寸小于40nm。
實例4 鹵代烴作用下合成納米尺寸的氫化鏑按照實例1的方法合成納米尺寸的氫化鏑。170小時后金屬鏑加氫反應停止。TEM測定結果表明其基本顆粒尺寸小于40nm。
實例5 鹵代烴作用下合成納米尺寸的氫化鐿按照實例1的方法合成納米尺寸的氫化鐿。260小時后金屬鐿加氫反應停止。TEM測定結果表明其基本顆粒尺寸小于40nm。
實驗結果表明，輕稀土鑭、釹納米氫化物的合成反應速度較快；重稀土納米氫化鐿合成反應相對較慢。在合成反應中鹵代烴的用量(鹵代烴反應物摩爾比)最低可到0.1％。實驗結果表明，當鹵代烴的用量增加時，反應速度加快，反應時間明顯縮短。
在該合成反應中，鹵代烴的作用是使鑭系金屬能定量地轉化成相應的納米尺寸的金屬氫化物。
本方法的特點在于合成的納米尺寸的鑭系金屬氫化物中無金屬有機活化劑，因而避免了產品中可能引入極微量的金屬雜質。
本項發明是合成納米尺寸的鑭系金屬氫化物的一種有效的方法。
權利要求
1.一種在鹵代烴作用下由鑭系金屬合成納米尺寸鑭系金屬氫化物的新方法，其特征是在鹵代烴的作用下鑭系金屬粉末在有機溶劑中、常溫常壓條件進行合成。
2.按照權利要求1所述的納米尺寸的鑭系金屬氫化物的合成方法，其特征之一是使用鹵代烴進行制備。鹵代烴包括脂肪族鹵代烴和芳香族鹵代烴(R-X，Ar-X)等。鹵代烴的用量(鹵代烴反應物摩爾比)最低可到0.1％。
3.按照權利要求1所述的納米尺寸的鑭系金屬氫化物的制備方法，其特征之二是在有機溶劑中進行制備。有機溶劑包括甲苯、甲乙酮、吡啶、正丁醚、異戊醚、四氫呋喃、1，4-二氧六環等。
4.按照權利要求1所述的納米尺寸的鑭系金屬氫化物的制備方法，其特征之三是在常溫(0-60℃)常壓中進行制備。
全文摘要
材料是人類文明的物質基礎，新材料產業是國民經濟發展的新的生長點。納米材料的研究已成為全世界關注的最重要的科技前沿之一。我們發明了一種在鹵代烴作用下由鑭系金屬在有機溶劑中、常溫常壓條件合成納米尺寸的各種鑭系金屬氫化物的新方法。透射電鏡(TEM)測定結果表明該鑭系金屬氫化物的基本顆粒直徑范圍小于40nm。本方法的特點是在合成的納米尺寸鑭系金屬氫化物過程中無需添加金屬有機活化劑，因而產品中避免了極微量的金屬雜質的存在。
文檔編號C01B6/00GK1508060SQ02158218
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月19日 優先權日2002年12月19日
發明者范蔭恒, 李英俊, 廖世健, 徐杰 申請人:遼寧師范大學