[發明專利]一種高能球磨還原法制備金屬納米材料的方法

有效

• 申請號: 201710475266.5
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN109093124B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 李彪;夏定國
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B22F9/20;B82Y40/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公開了一種高能球磨還原法制備金屬納米材料的方法，屬于無機納米材料技術領域。將金屬氧化物與還原劑混合均勻后，置于球磨罐中，并以惰性氣體保護，通過高能球磨使其充分反應，最終得到晶粒均勻，粒徑為3?10nm左右的金屬納米顆粒。該方法工藝流程簡單，原料常見，成本低廉，適合用于工業化生產，有望推動金屬納米材料的廣泛應用。

技術領域

本發明屬于無機納米材料技術領域，涉及一種高能球磨還原法制備金屬納米材料的方法。

背景技術

納米材料由于量子效應、尺寸效應等因素，表現出比平常尺寸材料所沒有的物理與化學性質，因而成為目前爭相研究的熱點。其中，金屬納米顆粒在化學催化、信息傳感、醫用生物、新能源等領域有著極為廣泛的應用。如在催化劑領域，金屬納米顆粒可以催化很多反應的進行，如燃料電池中的氧還原反應，鋰空氣電池中的氧析出反應，析氫反應，有機合成反應等等。在傳感材料領域，由于金屬納米顆粒對環境中的溫度、濕度、酸堿度等因素十分敏感，因而也可以在傳感器中得到十分廣泛的應用。同時，納米金屬材料也可以應用在光轉換、光開關和紅外反射膜等材料中。

雖然納米金屬材料具有極為廣泛的應用，但是因為其合成的工藝流程復雜，條件苛刻，同時也由于反應條件的限制很難實現工業化生產，因此其制備成本始終居高不下。探索工藝簡單，成本低廉，且適于工業化生產的金屬納米材料合成方法對于推進金屬納米材料的進一步利用具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種工藝簡單，成本低廉，且適用于工業化生產的金屬納米材料合成方法。

為實現上述技術目的，本發明通過

高能球磨還原法制備金屬納米材料，該制備方法包括以下步驟：

(1)在惰性氣體的保護下，將金屬氧化物、還原劑與球磨球混勻并置入球磨罐中，在行星球磨機上以一定轉速球磨一定時間；

(2)將球磨得到的混合物沖洗過濾數次，洗凈混合物中過量的還原劑和反應生成的除金屬外的其他產物，即可得到金屬納米材料。

本發明中，所制備的金屬納米材料優選為下述金屬中的一種或多種：Au,Ag,Pt,Ru,Ir,Pd,Os,Re,Fe,Co,Ni,Cu等，相應的，步驟(1)中所述的金屬氧化物為所述金屬對應的任意氧化物。

本發明中，步驟(1)中所述的還原劑優選為Li₂S、Na₂S、(NH₄)₂S、Li₂S_x(1x6)、Na₂S_x(1x6)、Li₂Se、Na₂Se、Li₂SO₃、Na₂SO₃、K₂SO₃、(NH₄)₂SO₃、NaHSO₃、KHSO₃、(NH₄)HSO₃、Na₂S₂O₃、K₂S₂O₃、(NH₄)₂S₂O₃、NaHS、NaH₂PO₂·H₂O、Na₂HPO₃·5H₂O中的一種或多種。

本發明中，步驟(1)所使用的還原劑的量至少為所需化學計量比的量。而所需化學計量比的量是根據氧化還原反應過程中得失電子數進行計算得到的，其中金屬氧化物中的金屬會被還原為0價，還原劑中S或P會分別被氧化為+6價或+5。