片狀納米銅粉的製備方法

2023-10-08 18:10:14

專利名稱：片狀納米銅粉的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬粉末的製備方法，具體涉及一種片狀納米銅粉的製備方法。
背景技術：
納米銅粉在高級潤滑油、導電膠以及潔淨能源催化材料等領域有著廣泛的應用。目前納米銅粉的製備方法主要有真空蒸鍍、真空濺射、化學還原、輻照還原、在超 臨界流體氣氛中還原、雷射破碎等方法。也有一些專利文獻公開了球形納米銅粉的製備方法，如CN1191142C、CN1247354C、 CN1188700A等專利文獻均公開了球形納米銅粉的製備方法。而球形納米銅粉存在顆粒尺寸 不均勻、易於團聚等缺點。

發明內容
本發明的目的提供一種形貌一致、尺寸均勻、分散性好的片狀納米銅粉的製備方法。實現本發明目的的技術方案是一種片狀納米銅粉的製備方法，具有以下步驟 ①將銅鹽水溶液與表面活性劑復配得到混合溶液A，且銅鹽水溶液中的水與表面活性劑形 成表面活性劑復配體系；②將還原劑水溶液與步驟①所用的相同的表面活性劑復配得到混 合溶液B，且還原劑水溶液中的水與表面活性劑形成表面活性劑復配體系；所述的還原劑 為硼氫化鈉、硼氫化鉀或者水合胼；③在20°C 80°C的溫度下以及攪拌下將步驟②得到的 混合溶液B與步驟①得到的混合溶液A混合而發生生成物之一為金屬銅的氧化還原反應， 繼續攪拌直至反應完全；④將反應後的產物進行固液分離，依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌 固體，或者依次用蒸餾水和丙酮洗滌固體，最後於乾燥箱中在30°C 100°C的溫度下真空 乾燥得到片狀納米銅粉。上述步驟①中所述的表面活性劑由一種陽離子表面活性劑與一種非離子表面活 性劑組成，或者是由一種陰離子表面活性劑與一種非離子表面活性劑組成。所述的陽離子 表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(簡稱為CTAB)或者十二烷基三甲基溴化銨(簡稱為 DTAB);所述的陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(簡稱為SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(簡稱 為SDBS)或者丁二酸雙(2-乙基己基)酯磺酸鈉(簡稱為Α0Τ，也有將AOT命名為「雙(2-乙 基己基)琥珀酸磺酸鈉」或「琥珀酸二辛酯磺酸鈉」的)。所述的非離子表面活性劑為聚乙二 醇辛基苯基醚(簡稱為Triton X-100)、山梨糖醇酐油酸酯(簡稱為Span-80)、吐溫-80 (簡 稱為Tween-80)或者十二烷基聚氧乙烯醚(簡稱為Brij-30)。上述步驟①中所述的銅鹽為硫酸銅、氯化銅或者醋酸銅。上述步驟③的反應溫度優選為25°C 45°C。上述步驟④的乾燥溫度優選為 60°C 85°C，乾燥時的氣壓低於0. OlMPa，優選為0. 001-0. 005 MPa0本發明具有的積極效果(1)本發明在製備片狀納米銅粉的過程中選用了一種陰 離子表面活性劑或者一種陽離子表面活性劑與Triton X-100、Span-80、Tween-80、Brij-30這幾種非離子表面活性劑中的一種以及水組成三元表面活性劑復配體系，在具體實施中， 可以採用相應的三組分相圖而選擇三種成分的配比，銅鹽與還原劑的摩爾比為1 0.5至 1 2，步驟①中銅鹽水溶液的重量佔整個體系重量的比例的範圍以使所述表面活性劑形 成復配體系微反應器為原則進行選擇，且銅鹽水溶液的濃度優選為0. 005mol/L至0. 5mol/ L ；步驟②中還原劑水溶液的重量佔整個體系重量的比例的範圍以使所述表面活性劑形成 復配體系微反應器為原則進行選擇，且還原劑水溶液的濃度優選為0. 005mol/L至0. 5mol/ L ；本發明的方法最終能得到形貌一致、尺寸均勻、分散性好的片狀納米銅粉。(2)選擇本 發明的表面活性劑復配體系可以控制成核和晶核的生長速度，有效的避免粉體的團聚和長 大，保證片狀納米銅粉的顆粒分布窄。(3)本發明的方法條件溫和，工藝簡單，生產周期短， 設備投資小，製備成本低，易於實現工業化生產。


圖1為本發明的實施例1製得的片狀納米銅粉的掃描電子顯微鏡(SEM)圖； 圖2為本發明的實施例1製得的片狀納米銅粉的透射電鏡(TEM)圖。
具體實施例方式(實施例1)
本實施例的片狀納米銅粉的製備方法具有以下步驟
①依次稱取100. Og濃度為0. 01mol/L的硫酸銅水溶液、5. Og的SDS和5. Og的 Tween-80，依次放入燒杯中，通過機械振蕩的方法使物料在燒杯中充分混合均勻後得到含 有硫酸銅的混合溶液A，並轉移至250ml的三頸燒瓶中待用。其中的硫酸銅水溶液中的水、 SDS和Tween-80形成表面活性劑復配體系。②依次稱取100. Og濃度為0. 01mol/L的硼氫化鈉水溶液、5. Og的SDS和5. Og的 Tween-80，依次放入燒杯中，通過機械振蕩的方法使物料在燒杯中充分混合均勻後得到含 有硼氫化鈉的混合溶液B。其中的硼氫化鈉水溶液中的水、SDS和Tween-80形成表面活性 劑復配體系。③在25°C的溫度以及攪拌下，以1. 5mL/min的滴加速度將步驟②得到的含有硼氫 化鈉的混合溶液B滴入步驟①得到的含有硫酸銅的混合溶液A中，從而發生生成物之一為 金屬銅的氧化還原反應，滴完後繼續攪拌直至反應完全。④反應完全後對整個體系通過過濾的方式進行固液分離，過濾去除液態物質，留 下固體的金屬銅，然後依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌固體，最後在60°C的溫度下置於真空 乾燥箱中(乾燥箱中的氣壓低於0. OlMPa,約為0. 001-0. 005 MPa)乾燥2_3小時得到厚度為 2nm 8nm、寬度為IOnm lOOnm、長度為280nm 320nm的片狀納米銅粉。(實施例2)
①依次稱取95. Og濃度為0. 01mol/L的硫酸銅水溶液、10. Og的SDS和5. Og的 Tween-80，依次放入燒杯中，通過機械振蕩的方法使物料在燒杯中充分混合均勻後得到含 有硫酸銅的混合溶液A，並轉移至250ml的三頸燒瓶中待用。其中的硫酸銅水溶液中的水、 SDS和Tween-80形成表面活性劑復配體系。
②依次稱取95. Og濃度為0. 01mol/L的硼氫化鈉水溶液、10. Og的SDS和5. Og的 Tween-80，依次放入燒杯中，通過機械振蕩的方法使物料在燒杯中充分混合均勻後得到含 有硼氫化鈉的混合溶液B。其中的硼氫化鈉水溶液中的水、SDS和Tween-80形成表面活性 劑復配體系。③在25°C的溫度以及攪拌下，以2mL/min的滴加速度將步驟①得到的含有硫酸銅 的混合溶液A滴入步驟②得到的含有硼氫化鈉的混合溶液B中，從而發生生成物之一為金 屬銅的氧化還原反應，滴完後繼續攪拌直至反應完全。④反應完全後對整個體系通過過濾的方式進行固液分離，過濾去除液態物質，留 下固體的金屬銅，然後依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌固體，最後在80°C的溫度下置於真空 乾燥箱中(乾燥箱中的氣壓低於0. OlMPa,約為0. 001-0. 005 MPa)乾燥2_3小時得到厚度為 2nm 7nm、寬度為20nm 80nm、長度為270nm 3IOnm的片狀納米銅粉。(實施例3 實施例6)
各實施例與實施例1基本相同，不同之處見表1。其中的銅鹽水溶液的濃度均為 0. Olmol/L，還原劑水溶液的濃度也均為0. 01mol/Lo雖然上述實施例對於有關參數的選擇未涉及所公開的全部範圍，但在另外的實施 例中，本發明能在所公開的有關參數的全部範圍內實現。另外，本發明也並不限於上述舉 例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質範圍內所作出的變化、增減或替換，也應屬 於本發明的保護範圍。 表 權利要求
一種片狀納米銅粉的製備方法，其特徵在於具有以下步驟①將銅鹽水溶液與表面活性劑復配得到混合溶液A，且銅鹽水溶液中的水與表面活性劑形成表面活性劑復配體系；②將還原劑水溶液與步驟①所用的相同的表面活性劑復配得到混合溶液B，且還原劑水溶液中的水與表面活性劑形成表面活性劑復配體系；所述的還原劑為硼氫化鈉、硼氫化鉀或者水合肼；③在20℃～80℃的溫度下以及攪拌下將步驟②得到的混合溶液B與步驟①得到的混合溶液A混合而發生生成物之一為金屬銅的氧化還原反應，繼續攪拌直至反應完全；④將反應後的產物進行固液分離，依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌固體，或者依次用蒸餾水和丙酮洗滌固體，最後於乾燥箱中在30℃～100℃的溫度下真空乾燥得到片狀納米銅粉。
2.根據權利要求1所述的片狀納米銅粉的製備方法，其特徵在於步驟①中所述的表 面活性劑由一種陽離子表面活性劑與一種非離子表面活性劑組成，或者是由一種陰離子表 面活性劑與一種非離子表面活性劑組成。
3.根據權利要求2所述的片狀納米銅粉的製備方法，其特徵在於所述的陽離子表面 活性劑為十六烷基三甲基溴化銨或者十二烷基三甲基溴化銨；所述的陰離子表面活性劑為 十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或者丁二酸雙(2-乙基己基)酯磺酸鈉。
4.根據權利要求3所述的片狀納米銅粉的製備方法，其特徵在於所述的非離子表面 活性劑為聚乙二醇辛基苯基醚、山梨糖醇酐油酸酯、吐溫-80或者十二烷基聚氧乙烯醚。
5.根據權利要求1至4之一所述的片狀納米銅粉的製備方法，其特徵在於步驟①中 所述的銅鹽為硫酸銅、氯化銅或者醋酸銅。
6.根據權利要求1至4之一所述的片狀納米銅粉的製備方法，其特徵在於步驟③的 反應溫度為25°C 45°C。
7.根據權利要求6所述的片狀納米銅粉的製備方法，其特徵在於步驟④的乾燥溫度 為60°C 85°C，乾燥時的氣壓低於0. OlMPa0
全文摘要
本發明公開了一種片狀納米銅粉的製備方法，具有以下步驟①將銅鹽水溶液與表面活性劑復配得到混合溶液A，且銅鹽水溶液中的水與表面活性劑形成表面活性劑復配體系；②將還原劑水溶液與步驟①所用的相同的表面活性劑復配得到混合溶液B，且還原劑水溶液中的水與表面活性劑形成表面活性劑復配體系；③在20℃～80℃的溫度下以及攪拌下將步驟②得到的混合溶液B與步驟①得到的混合溶液A混合，並攪拌使之反應完全；④將產物進行固液分離，洗滌固體，真空乾燥得到片狀納米銅粉。本發明的方法條件溫和，工藝簡單，生產周期短，設備投資小，製備成本低，易於實現工業化生產。所製得的片狀納米銅粉形貌一致、尺寸均勻、分散性好。
文檔編號B22F9/24GK101890504SQ20101021967
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月7日 優先權日2010年7月7日
發明者周全法, 尚通明, 李中春 申請人:江蘇技術師範學院