一種含氧有機化合物修飾金屬納米微粒及其製備方法
2023-05-24 14:29:56
專利名稱：一種含氧有機化合物修飾金屬納米微粒及其製備方法
技術領域：
本發明屬於有機物修飾納米材料技術領域，特別涉及一種含氧有機化合物修飾金屬納米微粒及其製備方法。
背景技術：
金屬納米微粒是一種介於固體和分子、原子間的亞穩態物質，具有不同於普通材料的光、電、磁、熱力學和化學性能，具有廣闊的應用前景。製備金屬納米微粒的方法有兩種，其一是把固體金屬材料分裂成納米尺寸的顆粒，如機械粉碎、電弧放電、金屬原子沉積；其二是把金屬原子組合成納米尺寸的顆粒，如乳液聚合、熱解、γ-射線輻射、脈衝電沉積和化學還原法。上述方法中，有的反應條件苛刻，如需要高溫、高壓和複雜設備，成本高、難以實現工業化生產；有的僅適合於理論探討，且製備的納米微粒存在易氧化、易團聚、穩定性及均勻性差等問題。上述金屬納米微粒在非極性溶劑中分散性差。
發明內容
本發明目的在於提供一種粒度均一細小、在非極性介質中分散性良好的金屬納米微粒及其製備方法。
為達上述目的，本發明採用如下技術方案一種含氧有機化合物修飾金屬納米微粒，由含氧有機化合物鍵合於金屬納米微粒表面製成，含氧有機化合物為C4-C40的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸，金屬為除Hg外的過渡金屬、IIA金屬、IIIA金屬、IVA金屬和VA金屬，含氧有機化合物的碳氫鏈在納米微粒中所佔重量百分比為2-90％。
含氧有機化合物為C4-C18的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸，含氧有機化合物的碳氫鏈在納米微粒中所佔重量百分比為10-70％。
含氧有機化合物修飾金屬納米微粒製備方法，包括以下步驟(1)用除Hg外的過渡金屬、IIA金屬、IIIA金屬、IVA金屬和VA金屬的C4-C40的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸鹽與鹼金屬或者錫在50-300℃、20-25KHz超聲波作用下於反應介質中反應0.2-30小時，(2)反應產物後處理；含氧有機酸鹽與鹼金屬或者錫的摩爾比為1∶0.1-10，含氧有機酸鹽與反應介質的摩爾比為1∶0.1-10000。
反應於反應介質中進行，反應介質為液體石蠟或/和二甲苯。
含氧有機酸鹽為C4-C18的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸的過渡金屬鹽。
鹼金屬為鈉。
反應溫度為含氧有機酸的金屬鹽的熔化溫度。
本發明利用高熔點金屬鹽在低溫熔化狀態下被活潑低熔點金屬還原的特性，通過化學反應的方式將含氧有機化合物均勻鍵合包覆於金屬微粒表面，形成穩定的有機物表面修飾層，大大提高了金屬納米微粒的抗氧化性。由於該有機物碳鏈長度較長，在非極性有機介質中分散性和穩定性良好。上述有機物修飾金屬納米微粒通過在溶液中進行金屬置換(化學還原反應)的方法製成，生成的金屬納米微粒尺寸小且均一。超聲波可將金屬充分分散成納米狀態。本發明中的反應溫度可選擇有機金屬鹽的熔化溫度。
圖1為異辛酸修飾銅納米微粒電鏡照片；圖2為異辛酸修飾銅的紅外光譜圖；圖3為異辛酸修飾銅的XRD圖。
具體實施例方式
實施例1、在水醇溶液中製備出異辛酸銅，將0.1摩爾異辛酸銅加熱至熔化狀態，在JY99-IID型超聲波細胞粉碎儀超聲(工作頻率20-25KHz)作用下加入0.2摩爾金屬鈉，熔液逐漸變成紅色、棕紅色，反應3小時，用微孔濾膜過濾、氯仿洗滌、乾燥得異辛酸修飾銅納米微粒。
利用JEM-2010透射電子顯微鏡所拍異辛酸修飾銅的電鏡照片顯示，異辛酸修飾銅為納米量級，粒徑約為50納米。
利用X』pert Pro X射線粉末衍射儀得到的異辛酸修飾銅的XRD圖譜顯示，樣品的衍射峰位與銅的標準數據峰位完全一致，樣品為面心立方晶型結構的銅。其中，銅衍射峰位分別對應於銅晶體的晶面，如圖標示。在圖中未發現其它峰位，說明製備的異辛酸修飾銅未被氧化，異辛酸的存在阻止了納米銅的氧化，提高了其穩定性。
利用AVATAR360FT-IR紅外光譜儀測得異辛酸修飾銅的紅外光譜圖顯示，C＝O雙鍵在1700cm-1處吸收峰消失，在1647cm-1、1639cm-1出現兩個新峰，表明表面修飾劑異辛酸和銅納米核以化學鍵的形式結合在一起，並非簡單的物理混合和表面物理吸附。
把異辛酸銅配成濃度0.5wt％的液體石蠟分散液，形成棕紅色透明溶液，說明異辛酸銅在非極性溶劑石蠟油中分散性良好。
實施例2、利用沉澱法在水醇溶液中製備出硬脂酸錳，將0.05摩爾硬脂酸錳置於20ml液體石蠟中加熱至熔化狀態，在實施例1中超聲波細胞粉碎儀超聲作用下加入0.05摩爾金屬錫，熔液逐漸變為黑色，反應2小時，用微孔濾膜過濾、氯仿洗滌、乾燥得硬脂酸修飾錳納米微粒。
實施例3、在水醇溶液中製備出辛酸鎳，將0.5摩爾辛酸鎳加熱至熔化狀態，在實施例1中超聲波細胞粉碎儀超聲作用下加入1摩爾金屬鈉，熔液逐漸變為黑色，反應1小時，用微孔濾膜過濾、氯仿洗滌、乾燥得辛酸修飾鎳納米微粒。
權利要求
1.一種含氧有機化合物修飾金屬納米微粒，其特徵在於，由含氧有機化合物鍵合於金屬納米微粒表面製成，含氧有機化合物為C4-C40的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸，金屬為除Hg外的過渡金屬、IIA金屬、IIIA金屬、IVA金屬和VA金屬，含氧有機化合物的碳氫鏈在納米微粒中所佔重量百分比為2-90％。
2.如權利要求1所述的納米微粒，其特徵在於，含氧有機化合物為C4-C18的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸，含氧有機化合物的碳氫鏈在納米微粒中所佔重量百分比為10-70％。
3.權利要求1所述含氧有機化合物修飾金屬納米微粒製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)用除Hg外的過渡金屬、IIA金屬、IIIA金屬、IVA金屬和VA金屬的C4-C40的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸鹽與鹼金屬或者錫在50-300℃、20-25KHz超聲波作用下反應0.2-30小時，(2)反應產物後處理；含氧有機酸鹽與鹼金屬或者錫的摩爾比為1∶0.1-10，含氧有機酸鹽與反應介質的摩爾比為1∶0.1-10000。
4.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，反應於反應介質中進行，反應介質為液體石蠟或/和二甲苯。
5.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，含氧有機酸鹽為C4-C18的直鏈、支鏈烷基或者芳基含氧有機酸的過渡金屬鹽。
6.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，鹼金屬為鈉。
7.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，反應溫度為含氧有機酸的金屬鹽的熔化溫度。
全文摘要
一種含氧有機化合物修飾金屬納米微粒，屬於有機物修飾納米材料技術領域。由含氧有機化合物鍵合於金屬納米微粒表面製成，含氧有機化合物為C
文檔編號B22F1/02GK1680060SQ200410010190
公開日2005年10月12日 申請日期2004年4月9日 優先權日2004年4月9日
發明者張治軍, 陶小軍, 周靜芳, 李志偉, 黨鴻辛 申請人:河南大學