卤代烃作用下由镧系金属合成纳米尺寸 镧系金属氢化物的方法 【技术领域】
本项发明的新方法是指在卤代烃作用下、在有机溶剂中、常温常压条件下由镧系金属合成出纳米尺寸的镧系金属氢化物。
背景技术
纳米材料科学是一项正在迅速发展起来的新兴学科。纳米材料具有的尺寸效应和表面特性，既表现出极高的反应活性，又显示了聚结不稳定性，因此合成出晶粒小，比表面积大，反应活性高的纳米金属氢化物材料，是一项难度较大且具有挑战性的工作。纳米尺寸镧系金属氢化物在催化化学、合成化学、材料科学、能源和环境保护等领域中具有广泛的应用价值，并能产生直接地经济效益。
纳米材料的制备方法通常分为物理法和化学法。化学法主要通过适当的化学反应(包括液相、气相和固相反应)来制备纳米材料。本项发明的方法即在卤代烃作用下由镧系金属合成纳米尺寸的镧系金属氢化物的方法目前尚未见文献报道。
【发明内容】
本项发明的目的是提供一种在卤代烃作用下由镧系金属合成纳米尺寸镧系金属氢化物的新方法。
本方法可用如下反应式表示为：
【附图说明】
图1为纳米氢化镧的电子透射电镜(TEM)。
【具体实施方式】
通过下面实例对本项发明作进一步说明。
实例1 合成纳米尺寸的氢化镧
在与恒压氢气量管相连的反应瓶中加入3.47g(25mmol)金属镧屑未(北京有色金属研究总院生产，纯度＞99.5％)，15.0mL甲苯和0.015mL溴乙烷，油浴控制温度(45℃)，打开磁力搅拌器，通入氢气。58小时后金属镧加氢反应停止，由恒压量管直接读出反应的吸氢量。分离出反应瓶中的有机相，固相用甲苯洗涤二次，真空油浴(80℃)干燥1h小时后得到黑色固体粉末氢化镧。
卤代烃的作用在于它能使镧定量地转化成纳米尺寸的氢化镧。纳米尺寸的稀土金属氢化物的组成为非化学计量值，LnHm中m值在2-3之间。TEM测定结果表明利用新方法所合成的氢化镧基本颗粒尺寸小于40nm。XRD测试结果表明该氢化镧结构为立方晶体。
实例2 卤代烃作用下合成纳米尺寸的氢化钕
按照实例1的方法合成纳米尺寸的氢化钕。68小时后金属钕加氢反应停止。TEM测定结果表明其基本颗粒尺寸小于40nm。
实例3 卤代烃作用下合成纳米尺寸的氢化钐
按照实例1的方法合成纳米尺寸的氢化钐。120小时后金属钐加氢反应停止。TEM测定结果表明其基本颗粒尺寸小于40nm。
实例4 卤代烃作用下合成纳米尺寸的氢化镝
按照实例1的方法合成纳米尺寸的氢化镝。170小时后金属镝加氢反应停止。TEM测定结果表明其基本颗粒尺寸小于40nm。
实例5 卤代烃作用下合成纳米尺寸的氢化镱
按照实例1的方法合成纳米尺寸的氢化镱。260小时后金属镱加氢反应停止。TEM测定结果表明其基本颗粒尺寸小于40nm。
实验结果表明，轻稀土镧、钕纳米氢化物的合成反应速度较快；重稀土纳米氢化镱合成反应相对较慢。在合成反应中卤代烃的用量(卤代烃：反应物摩尔比)最低可到0.1％。实验结果表明，当卤代烃的用量增加时，反应速度加快，反应时间明显缩短。
在该合成反应中，卤代烃的作用是使镧系金属能定量地转化成相应的纳米尺寸的金属氢化物。
本方法的特点在于合成的纳米尺寸的镧系金属氢化物中无金属有机活化剂，因而避免了产品中可能引入极微量的金属杂质。
本项发明是合成纳米尺寸的镧系金属氢化物的一种有效的方法。