[發明專利]多面體銅納米顆粒的制備方法

無效

• 申請號: 201210361665.6
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102837004A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 鄒勃;張品華;隋永明;鄒廣田
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于納米材料的技術領域，具體涉及一種多面體銅納米顆粒的制備方法，該類催化劑在催化加氫反應中表現出良好的催化性能。

背景技術

由于金屬納米材料的奇特性能及其在等離激元、生物傳感、催化、表面增強拉曼散射等領域廣闊的應用前景而倍受人們關注。金屬納米材料的這些性質主要取決于它們的形貌、尺寸和結構，所以能夠控制這些參數中的任何一個都可以有效地調控它們的性質。近年來，納米金屬催化領域引起了越來越多的關注。眾所周知，納米金屬的催化活性不僅取決于顆粒的比表面積，而且還與表面原子的結構與排列有關，研究表明，晶體不同的面表現出不同的催化活性。例如，有文獻比較了銀納米立方體、納米片和球形顆粒的催化活性，結果表明由{100}組成的立方體的催化活性是球形顆粒的十四倍(R.Xu，D.S.Wang，J.T.Zhang?and?Y.D.Li，Chem.Asian?J.，2006，1，888)。所以合成由高表面能面包圍的多面體可以有效的提高納米金屬的催化性能。目前，許多多面體金屬(尤其是金、銀和鉑)納米顆粒已經被成功制得，如四面體、八面體、十面體、十二面體和二十面體等。然而，一些多面體金屬納米顆粒的制備似乎仍然無法實現。

銅作為一種典型的過渡金屬，由于其良好的性能而被廣泛研究。例如納米銅可以作為催化劑直接應用于化工行業，納米銅也可以作為電磁屏蔽涂料，可以作為高級潤滑劑，也可用作電子漿料，在化纖制造過程中摻入銅等納米金屬粒子可制成導電纖維，在光學玻璃中摻雜銅納米顆粒可制備非線性光學材料，同時納米銅是高導電率、高強度納米銅材不可缺少的基礎原料。目前制備金屬納米銅的方法主要有化學還原法、沉積法、電極法、蒸鍍法、機械研磨法等，這些制備方法有些技術要求高、設備昂貴，有些工藝復雜、對環境污染較大，有些需要較長的反應時間、較高的溫度和壓力以及特殊的反應裝置，致使生產成本較高。化學還原法由于具有設備簡單、工藝流程短、產量大、易工業化生產等優點，而且在制備過程中通過添加表面活性劑可以對銅納米顆粒起到修飾保護的作用，得到廣泛應用。但是化學還原法常用到一些復雜的前驅體導致增加了其生產成本。例如，bis(2-hydoxyacetophenato)copper(II)(見M.Salavati-Niasari，Z.Fereshteh?and?F.Davar，Polyhedron，2009，28，126.)，copper?bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate(見C.Salzemann，A.Brioude?and?M.-P.Pileni，J.Phys.Chem.B，2006，110，7208.)。而且目前有關銅納米結構的研究大多是不規則的形貌的銅納米顆粒，對多面體銅納米顆粒以及其催化性能的研究仍很少。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服背景技術的缺點，提供一種簡單合成多面體銅納米顆粒的制備方法，采用產量大、價格低廉的氧化銅粉為原料，合成尺寸和形貌可控、分散性好的銅納米顆粒。該方法重復性好，且所制備的銅納米顆粒在空氣中穩定性好，在催化加氫反應中表現出良好的催化性能。

本發明涉及一種多面體銅納米顆粒的制備方法，該方法以氧化銅粉為銅源，油酸為配體，十八烯為溶劑，在240～250℃時注入油胺得到銅納米顆粒，通過控制反應時間可以得到不同形貌和尺寸的銅納米顆粒。

本發明采用的技術方案如下：

一種多面體銅納米顆粒的制備方法，以氧化銅粉為原料，油酸為配體，十八烯為溶劑，油胺為還原劑，油酸、十八烯和油胺的體積比為1∶1～2∶1～2；將氧化銅粉、油酸和十八烯裝入容器進行攪拌，其中氧化銅粉與油酸的比例為0.3～0.7mg/mL；在氮氣保護下加熱升溫至240～250℃，得到澄清溶液；再加入油胺，混合溶液轉變為棕紅色渾濁溶液，形成單質銅納米顆粒，反應時間3～60分鐘；用體積比為1∶1的甲醇和丙酮混合溶液洗滌樣品1～6次，得到多面體銅納米顆粒。

在加入油胺開始反應的最初階段，生成的多面體銅納米顆粒是立方體銅納米顆粒，當反應時間大于6分鐘時，有其他的多面體生成，得到的是形狀多樣的多面體銅納米顆粒。即，

所述的反應時間，是3～6分鐘，洗滌后得到立方體銅納米顆粒。

所述的反應時間，是7～60分鐘，洗滌后得到多面體銅納米顆粒。

所制備的樣品在甲醇和丙酮混合溶液中洗滌3～6次后可以分散在水中，在對硝基苯酚加氫制備對氨基苯酚反應中表現出優良的催化性能，可反復使用，并且在空氣中具有很好的穩定性，在催化加氫反應方面有著潛在的應用。