CN103381486B - 一种表面改性的核壳结构Cu@SiO2纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米复合材料的制备技术领域,具体涉及一种表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,该方法的步骤为:1)制备含纳米铜核的反应液;2)制备核壳结构CuSiO2纳米颗粒的反应液;3)表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒乳液;4)后处理得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒。本发明合成的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的在制备过程中加入一定量的修饰剂进行表面改性,通过硅烷化过程在其表面接枝有机官能团,使其具有良好的有机分散性。

Description

一种表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法
技术领域    
本发明属于纳米复合材料的制备技术领域,具体涉及一种表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法。
背景技术    
贵金属纳米粒子表现出许多优良特性,如高导电性、导热性、表面等离子共振等,使其在催化、抗菌、微电子方面有广泛的应用价值,但是由于其价格昂贵,限制了其应用的范围。铜纳米粒子具备了贵金属的优良特点,同时与贵金属金纳米粒子和银纳米粒子相比,纳米铜具有较低的材料成本,因此越来越多的人开始应用不同的方法来研究纳米铜的合成。然而,由于纳米级铜粉在空气中极易被氧化以及在有机溶剂中分散性差等问题,限制了其在更多领域的应用。如何防止纳米铜的氧化并使其能良好的分散在有机介质中已经是近来研究的热点。
发明内容    
本发明目的在于提供一种表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,该方法制得的核壳结构CuSiO2纳米颗粒可在有机溶剂中分散。
本发明采用以下技术方案:
    一种表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,包括以下步骤:
1)取铜前驱体加入到水中,加入碱控制pH值7-11,在温度为室温-80℃下(优选室温-50℃),加入还原剂,反应5min -24h,得到含纳米铜核的反应液;
2)向步骤1)得到的反应液中加入二氧化硅前驱体,在室温-90℃(优选室温-50℃))下反应1-10h,得到核壳结构CuSiO2纳米颗粒的反应液;
3)将步骤2)得到的反应液静置分层,去除一半以上的上清液,然后加入修饰剂,在室温-80℃(优选50-80℃)下反应1-24h,得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒乳液;
4)将上步骤3)的乳液经水洗除去副产物,干燥得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒。
    步骤1)中的铜前驱体为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、氧化铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜或碱式硫酸铜,碱为氢氧化钠、氢氧化钾或浓氨水,还原剂为硼氢化物(硼氢化物为硼氢化钠、硼氢化钾等)或水合肼。
    步骤1)中的铜前驱体加入到水中后铜前驱体的质量浓度为0.1-20%,铜前驱体与还原剂的摩尔比为2:1-1:10。
    步骤2)中二氧化硅前驱体为硅酸酯类(硅酸酯类为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯等)、硅溶胶、硅烷偶联剂中的一种或多种。
    步骤2)中二氧化硅前驱体与铜前驱体的摩尔比为1:1-1:10。
    步骤3)中的修饰剂为有机酸化合物和/或有机硅化合物,修饰剂与二氧化硅前驱体的摩尔比为1:1-1:10。
有机酸化合物分子式为RCOOH,其中R碳链长为2-20;有机硅化合物为碳链长为1-20的烷氧基硅烷、硅氮烷或氯硅烷。
步骤3)中将反应液静置分层、去除一半以上的上清液的步骤也可以放在第2)步的开始。
根据上述制备方法制得的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒。
    本发明采取二氧化硅包覆纳米铜颗粒,来解决其在空气中极易被氧化的问题,由于二氧化硅在纳米铜颗粒表面形成壳层结构,该壳层结构致密,能够有效地阻止氧气的渗入,从而防止纳米铜颗粒的氧化;另外,合成核壳结构CuSiO2纳米颗粒的过程中加入一定量的修饰剂进行表面改性,壳层二氧化硅含有大量的羟基,具有较高的活性,因此可以通过硅烷化过程在其表面接枝有机官能团,使其具有良好的有机分散性,同时表面功能化还可以进一步扩展纳米铜的应用领域,使纳米铜颗粒可广泛应用于润滑油等材料的改性。
附图说明    
图1是本发明实施例一所得产品的透射电镜(TEM)示意图;
图2是本发明实施例一所得产品的X射线衍射(XRD)示意图;
图3是本发明实施例一所得产品的有机分散性示意图,其中左图溶剂为丁酮,右图溶剂为水;
图4是本发明实施例一所得产品的红外光谱示意图。
具体实施方式  
实施例一
    称取12.5g五水硫酸铜于60mL去离子水中,待溶解完全后加入浓氨水使溶液的pH约为7,将所得溶液转移至250mL三口烧瓶中,磁力搅拌加热,取4.8g硼氢化钠加入44mL去离子水稀释,当体系温度恒定在40℃时,滴加硼氢化钠溶液,搅拌反应30min后向其中加入2.08g正硅酸乙酯(TEOS),继续在40℃搅拌反应2h;静置1h,去除上清液100mL,然后按摩尔比,修饰剂:正硅酸乙酯=1:3加入修饰剂KH570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷),60℃搅拌反应10h,得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒乳液;将所得乳液抽滤、水洗,除去副产物,然后干燥得到表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒,质量为3.9g。
  由图1可以看出在纳米铜的表面包覆一层二氧化硅,说明形成了核壳结构的CuSiO2纳米颗粒;由图2可以看出在核壳结构CuSiO2中纳米铜核所对应的(111)晶面、(200)晶面、(220)晶面的特征吸收峰,没有氧化铜和氧化亚铜的吸收峰,证明其具有良好的抗氧化性;将所得的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒分别分散于丁酮和水中,比较其分散性,由图3可以看出其在丁酮中具有良好的有机分散性;由图4可以看出,在2961cm-1和1735cm-1处有明显的吸收峰,这分别对应C-H键和C=O键的振动吸收峰,结果表明该产品表面具有KH570的特征吸收峰。
实施例二
称取12.4g三水硝酸铜于60mL去离子水中,待溶解完全后氢氧化钠,使溶液的pH约为9,将所得溶液转移至250mL三口烧瓶中,磁力搅拌加热,取8mL水合肼加入44mL去离子水稀释;当体系温度恒定在50℃时,滴加水合肼溶液,搅拌反应10min后向其中加入2.4g硅溶胶,继续在50℃搅拌反应2h;静置1h,去除上清液100mL,然后按摩尔比,修饰剂:硅溶胶=1:6加入修饰剂(六甲基二硅氮烷),在30℃搅拌反应24h,得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒乳液;将上述所得乳液抽滤、水洗,除去副产物,然后干燥得到表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒,质量为3.6g。
实施例三
称取4.9g氢氧化铜于60mL去离子水中,加入氢氧化钾,使溶液的pH约为10,将所得溶液转移至250mL三口烧瓶中,磁力搅拌加热,取4mL水合肼加入44mL去离子水稀释,当体系温度恒定在25℃时,加入水合肼溶液,搅拌反应10h;静置分层后去除上清液100mL,向其中加入3.04g正硅酸甲酯(TMOS),继续在30℃搅拌反应1h;然后按摩尔比,修饰剂:正硅酸甲酯=1:3加入修饰剂KH151(乙烯基三乙氧基硅烷),在60℃搅拌反应1h后升温至80℃继续反应2h,得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒乳液;将上述所得乳液抽滤、水洗,除去副产物,然后干燥得到表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒,质量为4.3g。
实施例四
    称取4.9g氢氧化铜于60mL去离子水中,加入浓氨水使溶液的pH约为11,将所得溶液转移至250mL三口烧瓶中,磁力搅拌加热,取10mL水合肼加入44mL去离子水稀释,溶液温度恒定在60℃时,加入水合肼溶液,搅拌反应10min;静置分层后去除上清液100mL,向其中加入0.5g γ-巯丙基三甲氧基硅烷和2.08g正硅酸乙酯(TEOS)混合物,继续在60℃搅拌反应1h;加入混合修饰剂,其中按摩尔比,(γ-巯丙基三甲氧基硅烷+正硅酸乙酯):全氟辛酸:异辛酸=10:5:1,在60℃继续反应1h后升温至70℃继续反应6h,得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒乳液;将上述所得乳液抽滤、水洗,除去副产物,然后干燥得到表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒,质量为3.7g。
    实施例2-4的TEM、XRD和有机分散性示意图与实施例1的近似。

Claims (8)

1.一种表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)取铜前驱体加入到水中,加入碱控制pH值7-11,在温度为室温-80℃下,加入还原剂,反应5min-24h,得到含纳米铜核的反应液;
2)向步骤1)得到的反应液中加入二氧化硅前驱体,在室温-90℃下反应1-10h,得到核壳结构CuSiO2纳米颗粒的反应液;
3)将步骤2)得到的反应液静置分层,去除一半以上的上清液,然后加入修饰剂,在室温-80℃下反应1-24h,得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒乳液;
4)将上步骤3)的乳液经水洗除去副产物,干燥得表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒。
2.如权利要求1所述的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,其特征在于,步骤1)中的铜前驱体为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、氧化铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜或碱式硫酸铜,碱为氢氧化钠、氢氧化钾或浓氨水,还原剂为硼氢化物或水合肼。
3.如权利要求1或2所述的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,其特征在于,步骤1)中的铜前驱体加入到水中后铜前驱体的质量浓度为0.1-20%,铜前驱体与还原剂的摩尔比为2:1-1:10。
4.如权利要求1所述的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,其特征在于,步骤2)中二氧化硅前驱体为硅酸酯类、硅溶胶、硅烷偶联剂中的一种或多种。
5.如权利要求1或2所述的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,其特征在于,步骤2)中二氧化硅前驱体与铜前驱体的摩尔比为1:1-1:10。
6.如权利要求1所述的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,其特征在于,步骤3)中的修饰剂为有机酸化合物和/或有机硅化合物,修饰剂与二氧化硅前驱体的摩尔比为1:1-1:10。
7.如权利要求6所述的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒的制备方法,其特征在于,有机酸化合物分子式为RCOOH,其中R碳链长为2-20;有机硅化合物为碳链长为1-20的烷氧基硅烷、硅氮烷或氯硅烷。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的表面改性的核壳结构CuSiO2纳米颗粒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103862039B (zh) * 2014-03-14 2015-12-30 中国科学院深圳先进技术研究院 核壳结构铜纳米微粒及其制备方法
CN103949254B (zh) * 2014-05-06 2017-02-15 江西师范大学 一种用于氨硼烷和肼硼烷水解制氢的 Cu@mSiO2核壳纳米催化剂及其制备方法
CN105664942B (zh) * 2016-01-23 2018-05-25 湖北工程学院 一种用于柴油尾气处理的微孔催化材料的制备方法
SG10201912814PA (en) 2016-02-12 2020-02-27 Univ Nanyang Tech A composite material with enhanced mechanical properties and a method to fabricate the same
CN106735181B (zh) * 2016-12-14 2019-01-11 中国科学院深圳先进技术研究院 SiO2@Ag核壳结构复合导电粒子及其制备方法
CN107639237B (zh) * 2017-09-18 2020-08-11 广东工业大学 Cu/SiO2复合材料、其制备方法与铜-陶瓷基板的制备方法
CN107936295A (zh) * 2017-11-24 2018-04-20 广东聚航新材料研究院有限公司 一种改性纳米铜以及纳米铜‑环氧树脂复合材料及其制备方法
CN108907182B (zh) * 2018-07-09 2020-06-23 河南大学 一种水溶性Cu@SiO2纳米微粒及其制备方法和应用
CN114985730B (zh) * 2022-04-28 2024-04-30 中科铜都粉体新材料股份有限公司 一种抗氧化铜粉的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1793047A (zh) * 2005-11-24 2006-06-28 武汉理工大学 一种核壳复合陶瓷颗粒的制备方法
CN101100000A (zh) * 2007-06-05 2008-01-09 暨南大学 一种核壳结构复合纳米材料及其制备方法
CN101288664A (zh) * 2008-06-11 2008-10-22 东南大学 核壳结构磁性纳米微囊的制备方法
CN101306468A (zh) * 2007-05-19 2008-11-19 浙江师范大学 导电聚吡咯包裹铜银复合纳米粒子的制备方法
CN102241844A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 中国科学院深圳先进技术研究院 复合电介质材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1793047A (zh) * 2005-11-24 2006-06-28 武汉理工大学 一种核壳复合陶瓷颗粒的制备方法
CN101306468A (zh) * 2007-05-19 2008-11-19 浙江师范大学 导电聚吡咯包裹铜银复合纳米粒子的制备方法
CN101100000A (zh) * 2007-06-05 2008-01-09 暨南大学 一种核壳结构复合纳米材料及其制备方法
CN101288664A (zh) * 2008-06-11 2008-10-22 东南大学 核壳结构磁性纳米微囊的制备方法
CN102241844A (zh) * 2010-05-11 2011-11-16 中国科学院深圳先进技术研究院 复合电介质材料及其制备方法

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