CN103649235B

CN103649235B - 纳米颗粒悬浮液

Info

Publication number: CN103649235B
Application number: CN201180069572.XA
Authority: CN
Inventors: B.莱; 普拉迪普
Original assignee: Tata Consultancy Services Ltd
Current assignee: Tata Consultancy Services Ltd
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: EP2670808B1; US9138704B2; WO2012104860A1; CN103649235A; JP2014511262A; US20140056992A1; EP2670808A1; JP6076266B2

Abstract

本文描述了一种制备无机纳米颗粒悬浮液的方法。所述方法包括：将分散介质(102)与分散剂(104)和金属氧化物粉末(106)混合，形成初级混合物(110)，所述分散剂(104)基于所述分散剂(104)相对于所述分散介质(102)和所述金属氧化物粉末(106)的相互作用能进行选择。所述方法还包括研磨所述初级混合物(110)以得到悬浮液(116)，其中在研磨过程中在预定时间间隔之后至少将所述分散剂(104)添加至所述初级混合物(110)。

Description

纳米颗粒悬浮液

技术领域

本发明主题涉及制备悬浮液的方法，具体但非排他地，涉及制备无机纳米颗粒悬浮液的方法。

背景技术

一般而言，一个或多个维度为100纳米(nm)或更小量级的颗粒被称为纳米颗粒。纳米颗粒，通常是无机纳米颗粒(诸如二氧化钛纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒)用于多种产品中，诸如，用于高级涂料、粘合剂、着色剂、太阳能电池、化妆品、个人护理和保健品。而且，可能要求纳米颗粒具备某些特定的物化性质，诸如，特定的粒度范围，以便使其能被用于产品中。例如，纳米颗粒用作涂料中的颜料，用于吸收、反射和散射可见光；用作抗紫外线剂，用于吸收、反射和散射紫外辐射。在这两种例子中，吸收、反射和散射主要取决于纳米颗粒的粒度。

多种分散纳米颗粒的技术(诸如研磨和超声破碎)已经被常规用于制备这些纳米颗粒的悬浮液。通常，要求悬浮液包含纳米颗粒，以使其长期保持分散。然而，此类技术通常不能产生长期(即数月或数年)稳定的悬浮液。换句话说，此类技术可能提供其中纳米颗粒发生附聚的悬浮液，或者形成可能需要大量能量来分解的牢固附聚物。而且，此类技术仅可便于小规模纳米颗粒悬浮液生产。

发明内容

本发明内容提供用于引入与无机纳米颗粒悬浮液制备方法相关的概念，而且这些概念在下面的发明详述中进一步进行描述。该发明内容既无意确定所要求保护的主题的基本特征，也无意确定或限定所述要求保护主题的范围。

在本发明主题的一个实施方式中，描述了制备无机纳米颗粒悬浮液的方法。该方法包括使分散介质与分散剂和金属氧化物粉末混合以形成初级混合物，对该初级混合物进行研磨得到悬浮液，其中在预定的时间间隔后至少将分散剂加至该初级混合物中。进一步，所述分散剂可基于分散剂与分散介质和金属氧化物粉末的相互作用能进行选择。此外，所述金属氧化物粉末可包括平均粒度范围为约0.1微米至100微米的至少一种金属氧化物的颗粒。

附图说明

参考附图描述了发明详述。在这些附图中，参考数字最左侧的数字代表该参考数字首次出现于其中的附图。在全部附图中利用同一数字指代类似的特征和组分。根据本发明主题的方法的一些实施方式仅以举例的方式并参考附图进行描述，其中：

图1图解了根据本发明主题的实施方式用于制备无机纳米颗粒悬浮液的***的示意性方框图。

图2a图解了根据本发明主题的实施方式的纳米颗粒悬浮液的粒度分析图。

图2b、2c和2d图解了根据本发明主题的实施方式，各种分散剂对尺寸小于100nm的颗粒的粒度、表面积和分数的影响。

本领域技术人员应理解，本文中的任何方框图代表了实施本发明主题的原理的例证性***的概念性视图。

具体实施方式

本文描述了制备无机纳米颗粒悬浮液的方法。可实施本文所述的方法，以制备多种金属氧化物的纳米颗粒的悬浮液，例如，诸如钛、铁、硅、锆和锌等金属的氧化物。无机纳米颗粒的悬浮用于很多应用，例如，二氧化钛(TiO₂)或氧化钛用作高级涂料中的白色颜料，用作粘合剂中的填料来改善品质，用在光学透明的紫外线吸收涂层中，以及用于光催化作用以净化空气和水，以及用于抗菌应用。

可利用各种方法来制备无机纳米颗粒的悬浮液。例如，可通过下述制备钛纳米颗粒的悬浮液：经由酸-碱化学来水解硫酸氧钛，随后煅烧，使四氯化碳(TiCl₄)高温水解，使氧化钛水解，之后进行缩合反应，生成钛粉颗粒。然而，当将所得纳米颗粒分散在介质中以制备悬浮液时，所述颗粒倾向于结块。一般而言，需要进一步的处理来制得可用于其预期目的的合适的悬浮液。

根据本发明主题的实施方式，本文描述了制备稳定的无机纳米颗粒的方法。稳定的悬浮液可理解为下述悬浮液，其中无机纳米颗粒在长时间(即，数月或数年)内不会结块，或者形成可通过提供较小能量即可崩解的弱结块。在一种实施方式中，将金属氧化物粉末、分散介质和分散剂混合以形成初级混合物。金属氧化物粉末的平均粒度可在约0.1～100微米范围内。分散介质可以是水性介质或非水性介质。

此外，分散剂可被理解为被添加至介质中以促进颗粒均匀悬浮并防止结块的物质。在一种实施方式中，分散剂基于以下量度进行选择：所述量度与该分散剂与指定金属氧化物粉末和分散介质的相互作用相关。这种相互作用可被测量为在分散介质存在下指定分散剂与金属氧化物颗粒表面的相互作用能。基于相互作用能来选择分散剂有助于鉴定以下分散剂：该分散剂被强烈吸引到金属氧化物颗粒表面，从而实现强烈的分散剂吸收。因此，金属氧化物颗粒彼此排斥，其进而防止结块。可用的分散剂的例子包括但不限于羧酸(其可以是脂族、芳族或聚合的羧酸)、酯、醚、醇、纤维素、糖衍生物或其任意组合。

然后研磨该初级混合物，产生纳米颗粒悬浮液。在一实施方式中，在研磨该初级混合物之前，例如利用磁搅拌将金属氧化物粉末和分散剂分散于分散介质中，形成初级混合物浆料。这有助于在初级混合物中均匀分布金属氧化物并避免颗粒结块。本领域技术人员应理解，也可使用本领域已知的不同分散方法，诸如超声破碎，以分散初级混合物并形成初级混合物浆料。

在分散之后，可将该初级混合物研磨以形成纳米颗粒悬浮液。在一种实施方式中，利用湿磨技术研磨初级混合物。初级混合物可被研磨至平均粒度变成100nm或更小的程度。此外，在研磨初级混合物的同时，可在预定的时间间隔后添加分散剂和分散介质，以维持粘度和分散状态。应理解，分散剂和分散介质可单独添加或作为混合物添加。

如此产生的纳米颗粒悬浮液可含高浓度纳米颗粒，而且浓度可在10～40wt%(重量百分比)之间变化，其中重量百分比浓度反映了金属氧化物颗粒在初级混合物中的重量百分比。在制备初级混合物和研磨过程期间，添加基于相互作用能标准而选择的分散剂提供了在更长时间内稳定的悬浮液。此外，由于所得悬浮液中的纳米颗粒是在分散剂和分散介质存在下通过湿磨法形成的，因此该纳米颗粒不易结块。另外，在研磨期间在预定时间间隔后添加分散剂也提供了额外的稳定性并防止结块。此外，为制备稳定的悬浮液，还可控制并监控各种工艺参数，诸如研磨时间、研磨介质尺寸、研磨介质与粉末比、初级混合物浆料浓度以及分散剂量。

在一种实施方式中，可用分散剂和分散介质稀释悬浮液，以获得稀释的纳米颗粒悬浮液。然后可利用本领域已知的分散技术(诸如超声破碎和磁分散)来分散所形成的稀释悬浮液。

因为在悬浮液制备之前，合适的分散剂是基于相互作用能标准进行选择的，因此不必制备含不同分散剂的多种悬浮液并检查其稳定性，以最终鉴定合适的分散剂。因此本发明的方法降低了鉴定获得指定金属氧化物的稳定悬浮液所需的分散剂的成本。此外，本发明方法不仅仅便于小规模生产，而且也便于成本降低的金属氧化物纳米颗粒悬浮液的商业生产。

应注意，本说明书仅仅阐述了本发明主题的原理。因此，应理解，本领域技术人员能够想到尽管未在本文明确描述但是却能实施本发明主题的原理的各种方案，其均包括在本发明的精神和范围之内。此外，本文所述的所有实施例主要用途是仅仅是教导的目的，以帮助读者理解本发明主题的原理和本发明人对促进现有技术所贡献的概念，因此其被解释为并不局限于具体所述的实施例和条件。而且，本文中叙述本发明主题的原理、发明和实施方式的所有描述，以及其具体实施例，意图包括其等价物。

尽管制备金属氧化物纳米颗粒的稳定悬浮液的所述方法的各方面可以任意数量的不同生产环境和/或配置来实施，在下述环境的背景下描述了所述实施方式。

图1图解了根据本发明主题的实施方式用于制备无机纳米颗粒悬浮液的***100的方框图示。应理解，在悬浮液制备的不同水平和阶段所产生的中间混合物可以不同批次和各种数量来生产，正如本领域技术人员将理解的。

在一种实施方式中，将分散介质102、分散剂104和可包括至少一种金属氧化物的颗粒的金属氧化物粉末106混合在一起，形成初级混合物为110。金属氧化物粉末106可包括诸如钛、铁、硅、锆和锌等金属的氧化物。此外，应理解，在其他实施方式中，金属氧化物粉末106可包括金属、金属合金及其组合的颗粒。在一个例子中，当金属氧化物粉末106包括二氧化钛时，该金属氧化物粉末106可以是金红石型钛白或锐钛矿。在一种实施方式中，金属氧化物粉末的平均粒度大于100nm，例如，在约0.1至1.0微米范围内。在所述实施方式的例子中，金属氧化物粉末的粒度在约0.5～0.7微米的范围内。

此外，分散介质102可以是水溶液或有机溶剂。分散介质102的例子包括但不限于水、油(诸如矿物松节油)；酯，诸如脂族酯，如乙酸乙酯或乙酸正丁酯；醇，诸如脂族醇，如乙醇或丙醇；二醇，或其组合。

类似地，分散剂104可以是适用于所选分散介质102的物质，其可以包括但不限于羧酸、酯、醚、醇、糖及其衍生物或聚合物、磷酸盐、胺等或其组合。在一种实施方式中，用于指定的分散介质102和金属氧化物粉末106的分散剂104基于相互作用能进行选择。在一种实施方式中，相互作用能可以利用分子建模技术来计算。分子建模技术可理解为用于量化分散剂分子与分散介质102及金属氧化物粉末106的颗粒表面的相互作用的理论或计算技术。基于该目的，可以使用本领域中已知的任何分子建模技术。如此计算的相互作用能可用于为指定的分散介质102和金属氧化物粉末106选择合适的分散剂104。例如，从一组多种可能的分散剂，具有最高负相互作用能的分散剂可被选择作为指定分散介质102和金属氧化物粉末106的分散剂104。在另一例子中，可以试验测定相互作用能。

例如，考虑柠檬酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸作为可能的分散剂，其在水作为分散介质存在时可用于制备二氧化钛悬浮液。利用来自的界面模拟***软件(materialstudiosoftware)计算的各可能分散剂的相互作用能描绘于表1中：

根据上表，可以观察到，柠檬酸具有最低的相互作用能，或者说最大的负相互作用能，因此其被认为是在水存在下用于制备二氧化钛悬浮液的合适的分散剂。在另一实施方式中，其他标准(诸如成本)可用于与相互作用能一起来选择合适的分散剂。

如已知的，粒度越小，表面积越大，因而颗粒(在本案中，为金属氧化物颗粒)之间的范德华力越强。此外，由于强烈的范德华力，颗粒倾向于向彼此漂移并形成结块。然而，添加合适的分散剂阻止了悬浮液中金属氧化物颗粒的结块。分散剂覆盖或涂覆金属氧化物颗粒，使得这些颗粒倾向于彼此排斥，因此，金属氧化物在悬浮液中保持分散。因此，在缺乏合适分散剂的情况下，金属氧化物颗粒不会长时间保持分散并且最终结块。

因此，如果选择分散剂，使得其相对于金属氧化物表面的相互作用能在分散介质存在下较低，则分散剂分子应使其自身嵌入金属氧化物颗粒与分散介质分子之间的界面，由此防止了金属氧化物颗粒的结块。

返回参考初级氧化物110的制备，在一个例子中，通过混合分散介质102和分散剂104与约30～40wt%金属氧化物粉末106来制备该初级混合物。在一种实施方式中，为防止金属氧化物颗粒结块和沉淀，利用分散器112来分散初级混合物110。分散器112可利用本领域已知的任何物理分散技术，诸如超声破碎和磁搅拌，用来分散初级混合物110。

所分散的初级混合物可利用研磨机114进行研磨，以降低金属氧化物粉末106的粒度，从而提高金属氧化物纳米颗粒116的悬浮液。然而，应理解，也可通过研磨机114直接研磨未分散的初级混合物110。在一种实施方式中，研磨机114是碾磨设备，例如，行星式球磨机、搅拌式研磨机、磨碎机和玻珠研磨机。在一种实施方式中，初级混合物110可利用湿磨法进行研磨。此外，研磨机114可具有多个接收并研磨初级混合物的罐。另外，研磨机114包括研磨介质，诸如钇稳定的二氧化锆。在研磨过程中，可控制和监控各种工艺参数，诸如研磨时间、研磨速度、研磨介质尺寸、罐填充百分比、研磨介质与金属氧化物粉末之比、初级混合物浓度和分散剂的量。

在一实施方式中，研磨介质的平均粒度在约0.4～3.3毫米(mm)范围内；研磨机114内研磨介质与金属氧化物粉末之比在约16.67:1至40:1范围内；罐的填充百分比在约50～70%范围内；研磨时间在约30分钟～24小时范围内；研磨速度可以是每分钟约420转(rpm)。在所述实施方式的例子中，研磨介质的平均粒度在约0.4～0.7mm范围内；研磨机114内研磨介质与金属氧化物粉末之比以重量计在约25:1～40:1范围内；罐的填充百分比在约55～65%范围内；研磨时间在约2～6小时范围内。

此外，在研磨过程中，每隔预定时间间隔后可利用粒度分析仪118分析金属氧化物的粒度。在一个例子中，该预定时间间隔是一小时。然而，应理解，随着研磨过程接近结束，对粒度进行分析的时间期间与研磨过程的初始阶段相比可更小。粒度分析仪118可利用本领域已知的部分技术来分析粒度，诸如激光衍射技术、声谱学技术和超声衰减光谱学技术。在一实施方式中，利用激光散射粒度分析仪来分析研磨机114的颗粒尺寸。

在一种实施方式中，每隔预定时间间隔将少量的分散介质102和分散剂104添加至研磨机114内的混合物中，以改变粘度并使所产生的纳米颗粒保持充分分散，即，确保悬浮液116充分分散并保持稳定。如前所述，分散剂104涂覆金属氧化物颗粒以防止结块。在一个例子中，悬浮液中的纳米颗粒的平均尺寸在约5～300nm范围内。

此外，在一实施方式中，悬浮液可利用分散介质102和分散剂104来稀释。可利用第二分散器来分散如此制备的经稀释的悬浮液，以便均匀混合金属氧化物粉末106的纳米颗粒并为经稀释的悬浮液提供稳定性。类似于分散器112，另一分散器可利用本领域已知的任何物理分散技术，用于分散初级混合物100以获得分散的稀释悬浮液。在一种实施方式中，为获得分散的稀释悬浮液，第二分散器可实施超声破碎技术。

根据实施方式，描述了用于制备无机纳米颗粒悬浮液的方法。该方法包括混合分散介质102与分散剂104和金属氧化物粉末106以形成初级混合物110。在所述实施方式中，基于分散剂104与分散介质102和金属氧化物粉末106的相互作用能来选择分散剂104。金属氧化物粉末106包括至少一种金属氧化物的颗粒并且具有大于100nm的平均粒度。在一例子中，混合还可包括使初级混合112分散而形成初级混合物浆料110。初级混合物102可利用超声破碎和磁搅拌之一进行分散。

在一例子中，多种可能的分散剂相对于分散介质102和金属氧化物粉末106的相互作用能可利用分子建模技术来计算，以便基于所计算的相互作用能从所述多种可能的分散剂中选择分散剂104。在另一例子中，相互作用能可试验测定。

此外，所述方法包括研磨(例如，湿磨)初级混合物110，以得到悬浮液116。另外，在研磨过程中在预定的时间间隔后将分散剂104添加至初级混合物110中。例如，可利用行星式球磨机研磨初级混合物110。

在一种实施方式中，所述方法还包括，在研磨初级混合物110的同时，定期测量初级混合物110中的金属氧化物粉末的粒度。此外，可将初级混合物110研磨至金属氧化物粉末的平均粒度小于约100nm。

所述方法还包括将分散剂104和分散介质102添加至悬浮液116，以得到稀释的悬浮液，并分散该稀释的悬浮液，以得到分散的稀释的悬浮液。稀释悬浮液可利用超声破碎和磁搅拌之一来分散。

此外，悬浮液和分散的稀释悬浮液的至少一种中的金属氧化物颗粒具有小于100nm的平均粒度。

在一实施方式中，分散介质102是水、多元醇、二醇、醇和油中的至少一种；分散剂104是羧酸、酯、醚、醇、糖、糖衍生物、磷酸盐和胺中的至少一种；金属氧化物粉末106包括钛、铁、硅、锆和锌中至少一种的氧化物。

因此，本发明方法提供了原位生产纳米颗粒悬浮液的方法。通过本文所述方法制备的悬浮液长时间保持稳定。通常，该悬浮液可稳定数日或数月，而且，如果真的发生结块的话，其导致弱结块形成，这种弱碱结块借助少量能量(例如，利用磁搅拌或超声破碎)即可被破坏。此外，如本文所述的稀释的悬浮液通常数年不会结块。因此，利用基于分散剂对金属氧化物颗粒的相互作用能而选择的分散剂来制备纳米颗粒促进了稳定悬浮液的制备。此外，因为本发明方法不涉及高压或高温，因此其导致生产成本降低，因此可用于商业化生产纳米颗粒悬浮液。

验证和结果

利用二氧化钛验证了纳米颗粒悬浮液制备方法的结果，并且在下述实施例中显示了所述二氧化钛。应理解，本文讨论的实施例仅仅是解释性的目的，并非限定本发明主题的范围。

实施例1：在本实施例中，取二氧化钛作为金属氧化物粉末106，水作为分散介质102。此外，基于表1，选择柠檬酸作为分散剂102。在所述实施例中，将10克(gm)柠檬酸钠溶于100毫升(ml)水中，向该溶液中添加40gm二氧化钛或氧化钛粉末(得自SumitomoCo.,Japan)以得到初级混合物110。利用磁搅拌分散该初级混合物110。此外，为研磨初级混合物110，利用具有四个充分净化的玛瑙球磨罐的行星式球磨机，每个玛瑙球磨罐的容积为500ml。向罐中装入1000gm0.4～0.7mmZirconox研磨介质(得自JyothiCeramics,Nasik,India)，以使罐的有效容积对应于总容积的约2/3。

将分散的初级混合物在倾倒入各罐中并以234rpm研磨1小时。在每小时研磨间隔之后取出体积为1ml的样品，用30ml柠檬酸水溶液稀释，并通过粒度分析仪118分析，本实施例中的分析仪为HoribaLA-910,HoribaJapan。使研磨继续进行另外6小时，每小时分析所研磨的浆料的粒度，直到观察到进一步的研磨(即，粒度降低)是最小的。此外，在研磨4小时后添加额外量的2gm柠檬酸盐和10ml水，以改变粘度并使所产生的纳米颗粒保持充分分散。将该实验重复四组：A、B、C和D，这些组中的每个中如此得到的二氧化钛纳米颗粒的性质呈现在表2中。

从表2中可观察到，研磨之后获得的二氧化钛的粒度中值和平均尺寸均低于100nm。此外，直径小于100nm的颗粒分数大于90%。

实施例2：此外，为检查所述悬浮液的稳定性，随时间监控悬浮液。基于该目的，将通过实施例1中所述的步骤在研磨4小时后得到的初级悬浮液的样品在室温和环境压力下贮存30天。在该原始样品中的颗粒的d₅₀尺寸为80nm，并且92.3%的颗粒比100nm更小。d₅₀粒度表示通过体积测量的中值或者百分之五十的粒度分布。d₅₀粒度是关于粒度分布的值，其使得50%的颗粒具有该值或更小的体积。用柠檬酸-水稀释经贮存的样品并超声破碎4分钟，然后进行粒度分析。该样品显示一些结块，41.2%的部分低于100nm。

另外，为检查结块是否柔和或微弱，在实施例1所述的类似条件下再次将样品研磨1小时，并分析粒度分布。从图2a所示的粒度分析图表200和202可观察到，所述悬浮液恢复其原始状态，并且粒度分布几乎等于原始悬浮液的粒度分布，即，悬浮液的d₅₀为80nm，且92.0%的颗粒比100nm更细。

此外，在另一情况中，将通过实施例1所述的步骤获得的样品(其d₅₀为80nm，且92.3%的颗粒比100nm更细)稀释至5wt%纳米二氧化钛水溶液，并将稀释的样品在室温和环境压力进一步贮存3年，然后分析粒度分布。贮存了3年的悬浮液的d₅₀尺寸为81nm，且所含的92%的颗粒比100nm更细。因此，该悬浮液显示出于原始悬浮液类似的粒度分布。因此，从上述实施例可见，本文所述的方法提供了数年之内稳定的纳米颗粒悬浮液的制备。

实施例3：为了研究各种分散剂的影响并证明基于相互作用能进行的分散剂的选择，重复实施例，利用聚丙烯酸和羧甲基纤维素作为分散剂，二氧化钛作为金属氧化物粉末，以及水作为分散介质。

图2b图解了相对于研磨时间，柠檬酸、聚丙烯酸和羧甲基纤维素对二氧化钛颗粒尺寸的影响。如所示，曲线205描绘了柠檬酸对粒度的影响，曲线210描绘了聚丙烯酸对粒度的影响，曲线215描绘了羧甲基纤维素对粒度的影响。从图2b可观察到，在柠檬酸作为分散剂时，研磨9小时之后中值粒度为约60nm，而在聚丙烯酸作为分散剂时，研磨11小时后中值粒度为约200nm，以及在羧甲基纤维素作为分散剂时，研磨6小时后中值粒度为约210nm。

类似于图2b，图2c图解了相对于研磨时间，柠檬酸、聚丙烯酸和羧甲基纤维素对二氧化钛颗粒表面积的影响。如所示，曲线225描绘了柠檬酸对二氧化钛颗粒表面积的影响，曲线230描绘了聚丙烯酸对二氧化钛颗粒表面积的影响，曲线235描绘了羧甲基纤维素对二氧化钛颗粒表面积的影响。从图2c可观察到，在柠檬酸作为分散剂时，研磨9小时之后颗粒表面积为约17m²/gm，而在聚丙烯酸作为分散剂时，研磨6小时后颗粒表面积为约9m²/gm，以及在羧甲基纤维素作为分散剂时，研磨9小时后颗粒表面积为约9m²/gm。

同样，图2d图解了多个绘图，其描述了当柠檬酸、聚丙烯酸和羧甲基纤维素用作分散剂时，尺寸小于100nm的颗粒分数相对于研磨时间的变化。如所示，曲线245描绘了当柠檬酸作为分散剂时尺寸小于100nm的二氧化钛颗粒分数的变化，曲线250描绘了当聚丙烯酸作为分散剂时尺寸小于100nm的二氧化钛颗粒分数的变化，曲线255描绘了当羧甲基纤维素作为分散剂时尺寸小于100nm的二氧化钛颗粒分数的变化。从图2d可观察到，在柠檬酸作为分散剂时，研磨约9小时后，低于100nm的二氧化钛颗粒的分数为约90%，而当聚丙烯酸作为分散剂时，研磨约11小时后，该分数为20%，以及当使用羧甲基纤维素时，研磨6小时后，该分数为约10%。

因此，图2b、图2c和图2d阐述了相比聚丙烯酸和羧甲基纤维素，柠檬酸作为分散剂产生了更好的结果。因此，可以理解，基于分散剂相对于金属氧化物粉末和分散介质的相互作用能来选择分散剂促进了稳定的纳米颗粒悬浮液的生产。另外，可以看出选择正确的分散剂还提供了在研磨过程中纳米颗粒的形成。

实施例4：还针对分散剂和分散介质的新组合检查所述方法。基于该目的，重复实施例1，其中乙醇作为分散介质102。基于表3，选择得自SDFineChemLtd.,India的对羟基苯甲酸作为分散剂104。

此外，如此得到的非水性二氧化钛纳米颗粒悬浮液的性质呈现在表4中：

因此，可以看出，直径小于100nm的颗粒所占的分数几乎为90%，且所述颗粒的平均尺寸为约79nm。

实施例5：类似于实施例3，再次针对分散剂和分散介质的新组合检查所述方法。基于该目的，重复实施例1，其中p-Span-80Fluka,USA(得自SDFineChemLtd.,India)作为分散剂104，而乙酸正丁酯作为分散介质102。如此得到的非水性二氧化钛纳米颗粒悬浮液的性质呈现在表5中。

因此，从表5中可以看出，直径小于100nm的颗粒所占的分数几乎为94%，且所述颗粒的平均尺寸为约74nm。

尽管语言上特定于结构特征和/或方法描述了制备稳定的纳米颗粒悬浮液的实施方式，应理解，所附权利要求不必局限于所述特定的特征或方法。而是，所述特定的特征和方法是作为用于制备稳定悬浮液的例子和实施方式而公开的。

Claims

1.一种制备纳米颗粒悬浮液的方法，所述方法包括：

将分散介质(102)与分散剂(104)和金属氧化物粉末(106)混合，形成初级混合物(110)，其中所述初级混合物(110)包括10～40wt％的所述金属氧化物粉末(106)，且其中所述分散剂(104)是基于在所述分散介质(102)存在下所述分散剂(104)相对于所述金属氧化物粉末(106)的相互作用能进行选择的；

通过物理分散技术分散所述初级混合物(110)以形成所述初级混合物(110)的浆料；

研磨所述初级混合物(110)的浆料以得到悬浮液(116)，其中在研磨过程中以预定时间间隔将更多量的所述分散剂(104)和所述分散介质(102)添加至所述初级混合物(110)的浆料；

将更多量的所述分散剂(104)和所述分散介质(102)添加至所述悬浮液(116)以得到稀释的悬浮液；和

分散所述稀释的悬浮液以得到分散的稀释的悬浮液。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：

利用分子建模技术，计算多种可能的分散剂相对于所述分散介质(102)和所述金属氧化物粉末(106)的相互作用能；和

基于所计算的相互作用能，从所述多种可能的分散剂中选择所述分散剂(104)。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物粉末(106)包括平均粒度在0.1微米至100微米范围内的至少一种金属氧化物的颗粒。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述初级混合物(110)和所述稀释的悬浮液的分散利用超声破碎和磁搅拌之一进行。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述悬浮液(116)和所述分散的稀释的悬浮液中的至少一种中的所述金属氧化物颗粒具有小于100nm的平均尺寸。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述研磨所述初级混合(110)包括湿磨所述初级混合物(110)以得到悬浮液(116)。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在研磨所述初级混合物(110)的同时，定期测量所述初级混合物(110)中金属氧化物颗粒的粒度，并且其中所述初级混合物(110)被研磨直至所述金属氧化物颗粒的平均粒度小于或等于100nm。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述分散介质(102)是水、油、二醇、醇和酯中的至少一种。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述分散剂(104)是羧酸、酯、醚、醇、糖、糖衍生物、磷酸盐和胺中的至少一种。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物粉末(106)包括钛、铁、硅、锆和锌中的至少一种的氧化物。

11.通过下述方法制备的稳定的纳米颗粒悬浮液(116)，所述方法包括：

将分散介质(102)与分散剂(104)和金属氧化物粉末(106)混合，形成初级混合物(110)，其中所述初级混合物(110)包括10～40wt％的所述金属氧化物粉末(106)，其中所述金属氧化物混合物中的颗粒在0.1微米至100微米范围内；且其中所述分散剂(104)是基于在所述分散介质(102)存在下所述分散剂(104)相对于所述金属氧化物粉末(106)的相互作用能进行选择的；

通过物理分散技术分散所述初级混合物(110)以得到所述初级混合物(110)的浆料；

研磨所述初级混合物(110)以得到稳定的悬浮液(116)，其中在研磨过程中以预定时间间隔将更多量的所述分散剂(104)和所述分散介质(102)添加至所述初级混合物(110)的浆料；

将更多量的所述分散剂(104)和所述分散介质(102)添加到所述稳定的悬浮液(116)以得到稀释的悬浮液；和

分散所述稀释的悬浮液以得到分散的稀释的悬浮液。