CN101143387A

CN101143387A - 一种稳定的纳米铜颗粒的制备方法

Info

Publication number: CN101143387A
Application number: CNA2006101045734A
Authority: CN
Inventors: 陈建敏; 陈磊; 万宏启; 周惠娣
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-19

Abstract

本发明公开了一种稳定的纳米铜颗粒的制备方法。该方法将硝酸铜溶解于含有乙醇的水溶液中，在搅拌下加入十六烷基三甲基溴化铵，然后滴加硼氢化钠和氢氧化钠的混合水溶液；加入含硫化合物的乙醇溶液，10－30分钟后加三氯甲烷萃取；分出有机层，蒸出大部分三氯甲烷，加入乙醇，静置，离心得到产物，烘干，得到棕黑色固体为铜纳米粒子。所得的纳米颗粒粒径为4－30nm、且分布均匀，在极性、非极性溶剂中有很好的分散性；本方法原料易得，设备工艺简单，无需加热，高效快速，产率高。

Description

一种稳定的纳米铜颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及一种稳定的纳米铜颗粒的制备方法。

背景技术

铜纳米级材料及其复合物由于具有尺寸小，比表面积大及量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点，使之在光、电、磁及化学方面展现了新奇的特性，因此近年来有关对铜纳米材料的制备、性能及应用的研究在国内外一直受到广泛的关注。其中有机单分子层保护纳米颗粒(MPC)不同于传统胶体和用其它方法制备的纳米颗粒，它通常是用有机小分子作为配体，凝聚相与有机小分子通过共价或非共价键型组装形成的超分子体系，其中各组分的性质基本保持不受影响。MPC可以从溶剂中反复分离和分散，不会产生不可逆的团聚和分解。目前有机单分子层保护纳米颗粒(MPC)主要集中在金及银的纳米颗粒，其制备方法主要是通过相转移，即水溶性的金属离子通过相转移进入非极性有机溶剂，然后在含有保护剂的非极性有机相进行还原制得，其条件苛刻且产率较低。

目前，已有众多学者进行了单分散铜纳米颗粒的制备技术的研究，发展了多种制备方法，如：化学沉积法、声化学法、水热合成法和微波辐射法等。这些方法一般需要较长的反应时间、较高的温度和压力以及特殊的反应装置，致使生产成本较高。此外所得产物易团聚难于广泛应用。因此发展工艺简单、较高产率的有机单分子层保护铜纳米复合物的制备方法，对于工业化生产制备有机单分子层保护铜纳米复合物，进一步拓展铜纳米材料的应用具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便、高产率、低成本稳定的纳米铜颗粒的制备方法。

本发明可通过如下措施来实现：

一种稳定的纳米铜颗粒的制备方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：

A、将硝酸铜溶解于含有乙醇的水溶液中，在搅拌下加入十六烷基三甲基溴化铵，然后滴加硼氢化钠和氢氧化钠的混合水溶液，室温搅拌1-4小时；加入含硫化合物的乙醇溶液，10-30分钟后加三氯甲烷萃取；含硫化合物选自N，N’二烷基二硫代甲酸钾或N，N’二烷基二硫代甲酸脂；

B、分出有机层，蒸出大部分三氯甲烷，加入乙醇，静置，离心得到产物，烘干，得到棕黑色固体为铜纳米粒子。

本发明中N，N’二烷基二硫代甲酸钾或N，N’二烷基二硫代甲酸脂的结构式为其中R₁为C₂-C₁₂的烷基或芳基，R₂为钾离子或C₂-C₁₂的烷基。

硝酸铜与含硫化合物的摩尔比为1∶0.5～3。

硝酸铜与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1∶0～4。

硝酸铜与硼氢化钠的摩尔比为1∶3～10。

硼氢化钠与氢氧化钠的摩尔比为1∶4～10。

本制备方法具有原料价廉易得、简便、成本低、产率高等特点，适合大规模的工业生产；所制备的铜纳米颗粒粒径均匀，其在空气中稳定，能稳定分散于多种润滑油基础油及三氯甲烷、苯、石油醚等工业极性、非极性有机溶剂中，从而具有广泛的工业用途。

附图说明

图1为以N，N-二丁基二硫代甲酸丁脂所制备的铜纳米颗粒的透射电子显微照片，其中标尺长度为100nm。

图2为以N，N-二丁基二硫代甲酸已脂所制备的铜纳米颗粒的透射电子显微照片，其中标尺长度为100nm。

图3为以N，N-二丁基二硫代甲酸辛脂所制备的铜纳米颗粒的透射电子显微照片，其中标尺长度为100nm。

图4为以N，N-二丁基二硫代甲酸钾所制备的铜纳米颗粒的透射电子显微照片，其中标尺长度为100nm。

图5为以N，N-二丁基二硫代甲酸钾所制备的铜纳米颗粒的电子衍射照片。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，通过以下实施例进行说明。

实施例1：

取30ml 0.067M的Cu(NO₃)₂的50wt％乙醇溶液，于上述溶液中加入1.0×10^-3mol的十六烷基三甲基溴化铵。待完全溶解后，在搅拌下加入0.267M的NaBH₄溶液(其中NaOH浓度1.07M)30ml，反应2小时后加入0.033M的N，N-二丁基二硫代甲酸丁脂的乙醇溶液15ml，10分钟后三氯甲烷萃取。分出有机层，蒸出大部分三氯甲烷，加入大量乙醇，静置，离心得到产物。真空烘干，得黑色固体即为铜纳米粒子复合物。

实施例2：

取30ml 0.067M的Cu(NO₃)₂的50％乙醇溶液，于上述溶液中加入1.5×10^-3mol的十六烷基三甲基溴化铵。待完全溶解后，在搅拌下加入0.267M的NaBH₄溶液(其中NaOH浓度1.07M)30ml，反应3小时后加入0.033M的N，N-二丁基二硫代甲酸己脂的乙醇溶液30ml，10分钟后三氯甲烷萃取。分出有机层，蒸出大部分三氯甲烷，加入大量乙醇，静置，离心得到产物。真空烘干，得黑色固体即为铜纳米粒子复合物。

实施例3：

取30ml 0.067M的Cu(NO₃)₂的50％乙醇溶液，于上述溶液中加入2.0×10^-3mol的十六烷基三甲基溴化铵。待完全溶解后，在搅拌下加入0.267M的NaBH₄溶液(其中NaOH浓度1.07M)30ml，反应2小时后加入0.033M的N，N-二丁基二硫代甲酸辛脂的乙醇溶液45ml，20分钟后三氯甲烷萃取。分出有机层，蒸出大部分三氯甲烷，加入大量乙醇，静置，离心得到产物。真空烘干，得黑色固体即为铜纳米粒子复合物。

实施例4：

取30ml 0.067M的Cu(NO₃)₂的50％乙醇溶液，于上述溶液中加入1.0×10_-3mol的十六烷基三甲基溴化铵。待完全溶解后，在搅拌下加入0.267M的NaBH₄溶液(其中NaOH浓度1.07M)30ml，反应4小时后加入0.033M的N，N-二丁基二硫代甲酸钾的乙醇溶液30ml，30分钟后三氯甲烷萃取。分出有机层，蒸出大部分三氯甲烷，加入大量乙醇，静置，离心得到产物。真空烘干，得黑色固体即为铜纳米粒子复合物。

Claims

1.一种稳定的纳米铜颗粒的制备方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所说的方法，其特征在于N，N’二烷基二硫代甲酸钾或N，N’二烷基二硫代甲酸脂的结构式为

其中R₁为C₂-C₁₂的烷基或芳基，R₂为钾离子或C₂-C₁₂的烷基。

3.如权利要求1所说的方法，其特征在于本发明中铜盐与含硫化合物的摩尔比为1∶0.5～3。

4.如权利要求1所说的方法，其特征在于硝酸铜与含硫化合物的摩尔比为1∶0.5～3。

5.如权利要求1所说的方法，其特征在于硝酸铜与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1∶0～4。

6.如权利要求1所说的方法，其特征在于硝酸铜与硼氢化钠的摩尔比为1∶3～10。

7.如权利要求1所说的方法，其特征在于硼氢化钠与氢氧化钠的摩尔比为1∶4～10。