CN103801709B - 一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法 - Google Patents

一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法，该方法将铜盐化合物硫酸铜、二水合氯化铜或硝酸铜中的一种，还原剂为L-抗坏血酸，通过不同浓度的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加到铜盐化合物水溶液中，控制温度，持续搅拌得到具有不同形貌的铜纳米颗粒，通过改变体系中加入的L-抗坏血酸的浓度实现对铜纳米颗粒形貌的控制。该制备方法具有原料种类少，操作方法简便，工艺简单，绿色环保等特点，可以定向控制铜纳米颗粒的形貌，得到的铜纳米颗粒分散性好且很稳定。所制备的铜纳米颗粒分散性好且稳定，在体系中长时间未沉降。

Description

一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法
技术领域
本发明涉及一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法，属于纳米金属材料技术领域。
背景技术
铜纳米颗粒因具有尺寸小，比表面积大，高表面能和催化活性为点多及量子尺寸效应等特性，使之在光、电、磁和化学催化方面展现了新奇的特性。铜纳米颗粒作为重要的工业原料，在代替贵金属颗粒制作高级润滑油、导电浆料、高效催化剂和高导电率、高比度合金等方面大大的降低了工业成本，因此高质量的铜纳米颗粒的制备具有很重要的科学研究意义和实用价值。
铜纳米颗粒具有球形，三角薄层形，四面体形及立方体形不同形貌，不同形貌所暴露的晶面所具有的表面能和活性具有显著差异，而铜纳米颗粒的催化活性与其暴露晶面有密切关系。因此，控制铜纳米颗粒的合成，得到不同形貌的铜纳米颗粒具有极其重要的应用价值。
通过检索相关专利文献，发现专利号为20130030322.6的专利报道了一种纳米铜立方体颗粒的制备方法，该方法以紫铜片作为阳极，金属基底作为阴极，利用含有Cu2+、有机弱酸和表面活性剂的电镀液，采用电沉积法在金属基底上制备纳米铜立方颗粒，虽然利用该电化学方法可以制备得到分散性较好的立方体纳米铜颗粒，但是制备工艺过程较复杂，对设备要求较高。此外，此方法只能合成立方体形貌的铜纳米颗粒，无法通过改变实验条件得到其他不同形貌的铜纳米颗粒，具有一定的局限性。相比于专利报道的方法，本发明提供的方法在铜纳米颗粒的形貌可控性方面更强，而且操作简单易行，无需惰性气体保护，对设备和原料的要求低，所选用的还原剂为抗坏血酸，绿色环保，得到的铜纳米颗粒分散性和稳定性都较好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不同形貌铜纳米颗粒的绿色合成方法，该方法将铜盐化合物硫酸铜、二水合氯化铜或硝酸铜中的一种，还原剂为L-抗坏血酸，通过将不同浓度的抗坏血酸溶液逐滴滴加到铜盐化合物水溶液中，控制温度，持续搅拌得到具有不同形貌的铜纳米颗粒。该制备方法具有原料种类少，操作方法简便，工艺简单，绿色环保等特点，可以定向控制铜纳米颗粒的形貌，得到的铜纳米颗粒分散性好且很稳定。
本发明所述的一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法，按下列步骤进行：
a、将铜盐化合物硫酸铜、二水合氯化铜或硝酸铜溶解于蒸馏水中，超声5分钟，置于油浴锅中加热，在温度60-95℃进行搅拌；
b、将L-抗坏血酸溶解于蒸馏水中，在搅拌下将配置的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加到步骤a配制的铜盐溶液中，温度60-95℃，待滴加完毕后持续搅拌14小时；
c、将步骤b得到的溶液在11500rpm下离心10分钟，所得到的沉淀物用无水乙醇洗涤4次，置于真空干燥箱中于温度30℃干燥12小时，即得目标产物铜纳米颗粒。
步骤b中L-抗坏血酸溶液的摩尔浓度为0.7M-1.8M。
步骤b中混合溶液加热温度控制在75℃。
本发明所述的一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法，该方法中用于制备纳米铜颗粒的铜盐化合物选自硫酸铜、二水合氯化铜或硝酸铜中的一种，还原剂为L-抗坏血酸。通过将不同浓度的抗坏血酸溶液逐滴滴加到铜盐化合物水溶液中，控制温度在60-95℃以内，持续搅拌得到具有不同形貌的铜纳米颗粒。该制备方法具有原料种类少，操作方法简便，工艺简单，绿色环保等特点，可以定向控制铜纳米颗粒的形貌，得到的铜纳米颗粒分散性好且很稳定。所制备的铜纳米颗粒具有球形、三角薄层形和四面体形不同形貌，且分散性和稳定性都较好。
附图说明
图1为本发明的扫描电子显微照片，其中标尺长度为100nm；
图2为本发明的扫描电子显微照片，其中标尺长度为200nm；
图3为本发明的扫描电子显微照片，其中标尺长度为1μm；
图4为本发明的能量色散X射线光谱图。
为了更好地理解本发明，通过以下实施例进一步说明；
实施例1
将铜盐化合物二水合氯化铜溶解于蒸馏水中，配制成50ml浓度为0.2M的二水氯化铜溶液超声5分钟，置于油浴锅中加热至温度60℃进行搅拌；
将L-抗坏血酸溶解于蒸馏水中，配制成50ml0.7M的L-抗坏血酸溶液，在搅拌下将配置的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加至配置的二水合氯化铜溶液中，在温度60℃，待L-抗坏血酸溶液滴加完毕后持续搅拌14小时，得到混合液；
将混合液在11500rpm下离心10分钟，所得的沉淀物用无水乙醇洗涤4次，将洗涤后的产物放在真空干燥箱温度30℃下干燥12h，得到的黑褐色干燥物即为铜纳米颗粒。
实施例2
将铜盐化合物硫酸铜溶解于蒸馏水中，配制成50ml浓度为0.2M的硫酸铜溶液，超声5分钟，置于油浴锅中加热至温度75℃，进行搅拌；
将L-抗坏血酸溶解于蒸馏水中，配制成50ml0.9M的L-抗坏血酸溶液，在搅拌下将配置的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加至配置的硫酸铜溶液中，在温度75℃，待L-抗坏血酸溶液滴加完毕后持续搅拌14小时，得到混合液；
将混合液在11500rpm下离心10分钟，所得沉淀物用无水乙醇洗涤4次，将洗涤后的产物放在真空干燥箱温度30℃下干燥12h，得到的黑褐色干燥物即为铜纳米颗粒。
实施例3
将铜盐化合物二水合氯化铜溶解于蒸馏水中，配制成50ml浓度为0.2M的二水合氯化铜溶液超声5分钟，置于油浴锅中加热至温度85℃，进行搅拌；
将L-抗坏血酸溶解于蒸馏水中，配制成50ml1.1M的L-抗坏血酸溶液，在搅拌下将配置的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加至配置的硫酸铜溶液中，在温度85℃，待L-抗坏血酸溶液滴加完毕后持续搅拌14小时，得到混合液；
将混合液在11500rpm下离心10分钟，所得沉淀用无水乙醇洗涤4次，将洗涤后的产物放在真空干燥箱温度30℃下干燥12h，得到的黑褐色干燥物即为铜纳米颗粒。
实施例4
将铜盐化合物硝酸铜溶解于蒸馏水中，配制成50ml浓度为0.2M的硝酸铜溶液，超声5分钟，置于油浴锅中加热至温度90℃，进行搅拌；
将L-抗坏血酸溶解于蒸馏水中，配制成50ml1.3M的L-抗坏血酸溶液，在搅拌下将配置的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加至配置的硫酸铜溶液中，在温度90℃，待L-抗坏血酸溶液滴加完毕后持续搅拌14小时，得到混合液；
将混合液在11500rpm下离心10分钟，所的沉淀用无水乙醇洗涤4次，将洗涤后的产物放在真空干燥箱温度30℃下干燥12h，得到的黑褐色干燥物即为铜纳米颗粒。
实施例5
将50ml浓度为0.2M的硫酸铜溶液在搅拌下，置于油浴锅中加热至95℃，
将L-抗坏血酸溶解于蒸馏水中，配制成50ml1.8M的L-抗坏血酸溶液，在搅拌下将配置的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加至配置的硫酸铜溶液中，在温度95℃，待L-抗坏血酸溶液滴加完毕后持续搅拌14小时，得到混合液；
将混合液在11500rpm下离心10分钟，所的沉淀用无水乙醇洗涤4次，将洗涤后的产物放在真空干燥箱温度30℃下干燥12h，得到的黑褐色干燥物即为铜纳米颗粒
实施例6
利用扫描电镜对实施例1-5中获得产物的形貌进行表征，实施例1和2中获得的铜纳米颗粒为球形，如附图1中所示；实施例3和4中获得的铜纳米颗粒为三角片层，如附图2所示；实施例5中得到的铜纳米颗粒为三角锥形，如附图3所示。
利用能量色散X-射线光谱对实施例1-5中获得产物的物质组成进行表征表明：实施例1-5中任意获得的产物均只由铜一种元素所构成，如附图4所示。

Claims (1)

1.一种不同形貌铜纳米颗粒的合成方法，其特征在于按下列步骤进行：
a、将铜盐化合物硫酸铜、二水合氯化铜或硝酸铜溶解于蒸馏水中，超声5分钟，置于油浴锅中加热，在温度60-95℃进行搅拌；
b、将L-抗坏血酸溶解于蒸馏水中，在搅拌下将配置的L-抗坏血酸溶液逐滴滴加到步骤a配制的铜盐溶液中，温度60-95℃，待滴加完毕后持续搅拌14小时，其中L-抗坏血酸溶液的摩尔浓度为0.7M、0.9M、1.1M、1.3M或1.8M；
c、将步骤b得到的溶液在11500rpm下离心10分钟，所得到的沉淀物用无水乙醇洗涤4次，置于真空干燥箱中于温度30℃干燥12小时，即得目标产物铜纳米颗粒。
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