[發明專利]納米銅立方體顆粒的制備方法

有效

• 申請號: 201310030322.6
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103088371A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 黎學明;羅彬彬;李先麗;李曉林;李武林
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C25C5/02
• 分類號: C25C5/02;B82Y40/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 張群峰;范曉斌

技術領域

本發明涉及一種納米銅立方體顆粒的制備方法，屬于納米功能材料的制備技術領域。

背景技術

銅納米顆粒因其特異的物理化學性質，在潤滑油添加劑、導電涂料、高效催化劑、電極材料等領域有廣闊的應用前景。

目前，銅納米顆粒常用的制備方法有液相還原法、氣相沉積法、溶膠-凝膠法、電化學方法等。其中液相還原法制備的納米粒子具有表面活性高、顆粒形狀和粒度易控制等優點，是制備金屬納米顆粒的重要途徑。Guangjun?Zhou等(Guangjun?Zhou,Mengkai?Lu,Zhongsen?Yang.Langmuir.2006,22,5900-5903)以水合肼為還原劑，十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，通過液相還原法制備了分散性好、粒度均勻、邊長尺寸為50±6nm的銅立方體。文謹等(一種納米銅顆粒的制備方法，中國發明專利，CN102198513A，2011.09.28)采用液相兩步還原法，以葡萄糖和亞磷酸鈉分別作為兩步反應過程中的還原劑，在溫度范圍為50～80℃下，反應30～120分鐘制備了具有良好抗氧化的球狀納米銅顆粒，但該方法制備的顆粒易團聚、均勻性較差，且制備過程較繁瑣。于三三等(一種納米金屬銅粉體的制備方法，中國發明專利，CN102581294A，2012.07.18)通過控制干燥時間、干燥溫度以及溶液pH值，使銅溶膠轉變為凝膠，在惰性氣氛保護下，于200～400℃下煅燒0.5～2h得到了10nm～100nm納米銅粉體，所得到的納米銅粉體無規則性、尺寸均勻性較差，且整個反應過程條件苛刻、設備復雜，不適合大規模生產。

電化學方法的特點是設備簡單，成本低，已在工業生產中有廣泛的應用。徐建林等（徐建林，陳紀東，張定軍，馬應霞.蘭州理工大學學報.2008,34(3):9-11）在十二烷基硫酸鈉、吐溫80、苯、正丁醇、十二烷基硫醇和硫酸銅混合而成的乳液中，采用電化學合成方法制備了穩定、粒徑約為60～80nm的Cu納米球形顆粒。納米銅顆粒表面的一層有機物不僅阻止了納米銅顆粒在空氣中或水中的團聚和氧化，而且還起到提高納米銅顆粒分散性的作用。李小毛(一種納米銅粉的制備方法，中國發明專利，CN102586800A，2012.07.18)以金屬銅作為陽極、有機醇為電解液、銨鹽為電解質的電化學方法制備納米銅粉，該方法雖說用電化學方法制備納米銅粉，但生產過程中只是利用犧牲陽極的電化學方法生成銅前驅體，然后利用液相還原法在高溫高壓下得到納米銅粉，其實質也是通過液相還原得到納米銅粉。雖然該方法生產出來的銅粉分散性較好，但制備過程較復雜，對設備要求高，得到的銅粉均勻性較差、沒有規則形狀，制備周期長，由于該方法在還原熱處理過程中引入了大量有機醇和烴類液體，導致最后產品純度不高，且反應完成后的廢液無法再回收利用，對環境危害性大。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米銅立方體顆粒的制備方法，其能夠克服上述方法的某種或某些缺點。

根據本發明的納米銅立方體顆粒的制備方法包括：

提供金屬基底作為陰極并提供紫銅片作為陽極；

配制電鍍液，所述電鍍液中Cu²⁺含量為0.02～0.10mol/L、有機弱酸含量為0.2～0.4mol/L、表面活性劑含量為電鍍液總質量的1%～4%，電鍍液pH值為5.0～7.5；以及

利用所述電鍍液、所述陰極和所述陽極，采用電沉積法在所述金屬基底上制備納米銅立方體顆粒。

金屬基底可以為紫銅片、銅鋅合金片或鈦片。

金屬基底在作為陰極之前和/或所述紫銅片在作為陽極之前優選經過相應的前處理。所述前處理可以依次包括打磨、去離子水洗、堿洗、去離子水洗、酸洗和去離子水洗。堿洗條件優選為：洗滌溶液0.5～1mol/L?Na₂CO₃；浸泡時間5～10min；以及溶液溫度范圍10～35℃。酸洗條件優選為：洗滌溶液0.5～1mol/L?HCl；浸泡時間5～10min；溶液溫度范圍10～35℃。

在電沉積過程中優選不對電鍍液采取任何攪拌措施。

本發明的方法還可以包括對納米銅立方體顆粒進行后處理，即用去離子水對其清洗3～5次，然后用空氣吹干保存。

表面活性劑優選為十二烷基硫酸鈉、PEG（分子量8000）、PEG（分子量10000）或PEG（分子量20000）。

有機弱酸優選為乳酸、醋酸或酒石酸。