[發明專利]一種具有抗氧化性銅納米顆粒的制備方法

有效

• 申請號: 201410280679.4
• 申請日: 2014-06-21
• 公開（公告）號: CN104014816A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 隋永明;劉欣美;劉闖;徐滿;鄒勃
• 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

本發明屬于過渡金屬納米顆粒合成方法技術領域，特別涉及一種具有較強抗氧化性銅納米顆粒的制備方法

背景技術

銅是人類發現最早的金屬之一，也是重要的工業原料，廣泛的用于生產生活中。近十年來，銅納米顆粒的研究已經引起了國內外學者的廣泛關注，因為銅納米顆粒具有較小的尺寸，較大的比表面積和較高的化學活性，展示出相應體材料所不具有的優異性能。如代替貴金屬應用在高級潤滑油添加劑、高導電漿料、高效催化劑及抗菌劑等方面，可大幅降低成本有著廣闊的應用前景。但是由于銅納米顆粒比表面積大，化學活潑高，在空氣中暴露極易被氧化，其表面形成氧化銅或氧化亞銅的氧化層，極大阻礙了在生產生活中的應用。因此，抑制銅表面的氧化是合成銅納米顆粒亟需解決的難題。為了實現抑制銅納米顆粒的表面氧化，人們嘗試多種方法對其進行表面改性，常用的抗氧化方法包括：金屬包覆處理，避免銅顆粒與空氣中水分、氧氣的接觸，抑制銅顆粒被氧化；表面還原劑處理，即通過還原劑將銅納米顆粒表面的氧化層還原為銅單質，進一步抑制銅顆粒表面的氧化；添加偶聯劑隔絕銅顆粒表面與空氣中水分和氧氣的接觸；添加抑或明膠、苯并三氮唑、油酸、硅酸鈉等緩蝕劑。上述方法雖然在一定程度提高了銅顆粒的抗氧化性，但表面改性使其優異性能降低，同時增加了實驗過程的復雜程度。

目前制備銅納米顆粒的諸多方法中，液相濕化學還原法由于具有設備簡單、產量大、工藝流程短、易工業化生產等優點引起人們更多的注意。濕化學還原法大多是通過還原劑還原金屬離子鹽溶液而得到金屬單質。在國內外報道中，液相濕化學還原過程中常使用一些對環境和生物具有危害的還原劑，例如肼、硼氫化鈉、次亞磷酸鈉、甲醛等。這些還原劑雖然具有較強的還原能力，但本身具有一定的毒性對環境造成嚴重污染。為了抑制銅納米顆粒的氧化，在反應體系中添加保護劑實現表面改性，這樣必然帶來成本提高和能源消耗。此外，也有文獻報道過以葡萄糖為還原劑合成銅納米顆粒，但不具有抗氧化性，且反應時間較長(6小時)，加劇了反應成本，阻礙了在實際生產中的推廣。

因此，探索高效且環境友好策略合成強抗氧化性銅納米顆粒具有重要的學術意義和應用價值。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服背景技術存在的缺點，提供一種操作簡單、綠色環保、生產成本低的較強抗氧化性銅納米顆粒的制備方法。

該方法采用液相濕化學還原法制備具有較強抗氧化性銅納米顆粒，除了銅源為硫酸銅外，其他原料均為生活生產中常見的試劑，綠色環保不會對環境造成任何污染，可用適用于批量生產。該方法合成的銅納米顆粒具有較強抗氧化能力，在空氣中保持倆個月甚至更長時間不易被氧化。

本發明采取的具體技術方案如下：

具體操作工藝如下：

一種具有抗氧化性銅納米顆粒的制備方法，首先以去離子水為溶劑，可溶性無水碳酸鹽為溶質，配置濃度為0.83～1.25mol/L的緩沖液；在緩沖液中順序加入絡合劑攪拌至均勻、濃度為0.68摩爾/升的可溶性二價銅前驅物攪拌至均勻，溶液顏色由淺藍色變為深藍色，再順序加入鹵化物攪拌至均勻、濃度為0.75～1.5mol/L的還原劑攪拌至均勻；以葡萄糖作為還原劑時，加熱至95～100℃反應15分鐘，或以抗壞血酸作為還原劑時，室溫反應0.5～4天；最后將產物離心分離，分別用去離子水和乙醇洗樣，分散于乙醇中，烘干；其中，無水碳酸鹽、絡合劑、二價銅前驅物、鹵化物、還原劑的質量比為6～9∶3.5～5.5∶0.34～0.68∶1.9～6∶5.28～8.11。

所述的無水碳酸鹽，可以是無水碳酸鈉、無水碳酸鉀；所述的絡合劑，可以是二水合檸檬酸三鈉、酒石酸鉀鈉、一水合檸檬酸鉀；所述的二價銅前驅物，可以是五水合硫酸銅、硝酸銅、氯化銅；所述的鹵化物，可以是氯化鈉、氯化鉀、溴化鈉、溴化鉀。

無水碳酸鈉溶于去離子水中可以在磁力攪拌器中，攪拌大約30分鐘，以加快溶解。

所述的烘干，可以在60～70℃鼓風干燥箱中烘干12～24小時。