專利名稱：一種納米銅粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米銅粉的制備方法。
背景技術(shù)：
納米材料其晶?；蝾w粒尺寸在100納米以下。納米級超細(xì)粉的粒度極細(xì)，處于
表面和界面的原子數(shù)已可以和體內(nèi)的原子數(shù)相比擬，導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)十分活潑， 表面和界面的擴散效應(yīng)異常增大。小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)都十 分明顯。納米銅粉末易氧化，在氧化還原反應(yīng)中可以作強還原劑，提高燃速， 加大炸藥的威力。由于納米材料的量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，納米銅 粉分散在許多介質(zhì)中表現(xiàn)出異常強的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，將會開發(fā)出重要應(yīng)用。 納米銅粉的比表面大，表面活性中心數(shù)目多，在冶金和石油化工中是優(yōu)良的催 化劑。在高分子聚合物的氫化和脫氫反應(yīng)中納米銅粉有極高的活性和選擇性。 在乙炔聚合反應(yīng)制造纖維的過程中納米銅粉是很有效的催化劑。納米銅和鐵鎳 等過渡族金屬納米級超細(xì)粉可以使一氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸荚诃h(huán)保工業(yè)中將會 發(fā)揮很大的作用。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，由納米銅粉制備出的超細(xì)厚膜漿料將 在大規(guī)模集成電路中有重要的應(yīng)用。納米銅粉極細(xì)而且軟，它是一種很好的潤 滑劑。把它放入油脂中可以進(jìn)一步提高耐磨性能，特別是提高精密機械和航空 等高速運轉(zhuǎn)部件的耐磨性能。有些有機潤滑脂在高溫下發(fā)生碳化甚至發(fā)生粘結(jié) 現(xiàn)象，這種情況下使用納米銅粉潤滑脂效果很好。在汽車引擎中加入分散均勻 的納米鍍銅液可以提高引擎汽缸和活塞的耐磨性能。改善機動車齒輪部件的磨 損。引擎鍍銅液在引擎運轉(zhuǎn)過程中還可以自動修復(fù)汽缸中的缺陷如局部的不平
整或刮傷小槽溝等。因而可以延長發(fā)動機的使用壽命，提高動力，節(jié)省燃油。 在汽車、坦克等機動車上將會逐漸采用。納米級超細(xì)銅粉可以放入導(dǎo)電油脂中 增加其導(dǎo)電性能。用在大電流刀閘開關(guān)起動時消除電弧。少量的納米級超細(xì)銅 粉加在織物中可以起到防靜電的作用。對于制造輕而軟的防靜電服裝很有用， 同時還起到殺菌的作用。
關(guān)于納米銅粉的化學(xué)制備，在高愈尊等人的專利ZL96 1 05280. 5中采用絡(luò)合 還原法，用活性金屬粉末作還原劑來制備納米銅粉。這種方法的缺點是在反應(yīng) 完成后剩余的活性金屬粉還原劑不易洗凈，可能影響到納米銅粉的純度。本專 利不采用活性金屬粉末作還原劑，而是采用易溶于水的硼氫化物作還原劑。由 于易于清洗，可以達(dá)到較高的純度。
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、易操作的納米銅粉制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案制備
以銅鹽為原料，以硼氫化物為還原劑，用純水溶解銅鹽，加入分散劑攪拌
均勻得銅鹽的水溶液；在上述銅鹽水溶液中按化學(xué)計量加入足量的氨水生成深 藍(lán)色的四氨合銅絡(luò)離子；將還原劑硼氫化物溶解在純水中；將還原劑硼氫化物 水溶液倒入已絡(luò)合的銅鹽水溶液容器中，持續(xù)地攪拌，還原反應(yīng)完成后繼續(xù)攪 拌；停止攪拌后，靜置澄清，去掉上清液，留下沉淀物；用純水洗滌沉淀3 6 次后過濾；然后在流動的氬氣氛下干燥，即得本發(fā)明的納米銅粉。 上述納米銅粉的制備方法，包括如下步驟
(1) 、將銅鹽配成0.01 0. lmo1/1的水溶液，加入分散劑，攪拌使其溶解，
再加入足量的氨水生成深藍(lán)色四氨合銅絡(luò)離子的水溶液，得到溶液I，其中銅 鹽與分散劑的摩爾數(shù)量比為1:0. 1 0.4，銅鹽與氨水的摩爾數(shù)量比為1:4 ;
(2) 、將還原劑硼氫化物溶解在純水中，得溶液II，還原劑的摩爾數(shù)量與 溶液I中銅鹽的摩爾數(shù)量之比為1.0 1.5: 1;
(3) 、把溶液II加入到溶液I中，攪拌10 30分鐘；反應(yīng)后產(chǎn)生沉淀物， 然后靜置，去掉上清液，留下沉淀物；
(4) 、用純水清洗步驟(3)所得沉淀物，共3 6次，然后過濾；
(5) 、將過濾所得沉淀物在流動氬氣氛下于80 12(TC千燥處理10 20小 時，即得納米銅粉；
(6) 、加入適當(dāng)?shù)谋砻姹Ｗo劑攪拌均勻并在so i2crc烤干。 上述制備方法中所述的銅鹽為硫酸銅、二氯化銅或硝酸銅等之一種。 上述制備方法中所述的水為離子交換純水、蒸餾水等之一種。 上述制備方法中所述的分散劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、辛基苯基醚或聚氧
乙烯垸基醚等之一種。
上述制備方法中所述的還原劑為硼氫化鋰、硼氫化鉀或硼氫化鈉。還原劑 水溶液的濃度為0. 5 2mol/l。
上述制備方法中所述的表面保護劑為甘油。
本發(fā)明制備方法中還原反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。
用失重法確定納米鎳包鋁粉產(chǎn)品在熱處理前和在流動氬氣氛中經(jīng)過IO(TC 24小時熱處理以后的重量差來確定納米銅粉的水含量。
本發(fā)明中納米銅粉的粒度可用JEM-2000FX透射電子顯微鏡來觀察，放大倍 數(shù)為X50K。
用透射電子顯微鏡的能量色散X光譜(EDS能譜)可以檢測納米銅粉中的雜 質(zhì)成分。


納米銅粉的透射電鏡圖像見說明書附圖1
本發(fā)明的優(yōu)點在于(l)、本發(fā)明還原效率高、回收率高，生成納米銅粉的 粒度都在100納米以下；(2)、本發(fā)明制備方法中使用易溶于水的還原劑，反 應(yīng)后容易清洗干凈；(3)、本發(fā)明制備方法工藝流程簡單，易于操作；(4)、本 發(fā)明的制備方法中所用的還原劑硼氫化物無毒、無環(huán)境污染。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但是不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。 實施例1
納米銅粉的制備，按照如下歩驟進(jìn)行
(1)、將100克硫酸銅(市售，分析純，分子式CuS04 5&0)溶解于3升純 水中，加入5克聚乙烯醇，攪拌使其溶解，再加入濃度為25%的氨水150毫升
生成深藍(lán)色的四氨合銅絡(luò)離子的水溶液，得溶液I;
(2) 、把20克硼氫化鉀溶于200毫升水中，得溶液II;
(3) 、把溶液II倒入溶液I中，持續(xù)攪拌，產(chǎn)生沉淀物，直到溶液變?yōu)闊o
色；
(4) 、停止攪拌，靜置，傾棄上部水溶液，留下沉淀物；
(5) 、用純水清洗沉淀物5次，然后過濾；
(6) 、將步驟(5)清洗過的沉淀物在流動氬氣氛下于IO(TC干燥處理12 小時，即得納米銅粉。其電子顯微形貌像如說明書附圖1。其平均粒度為50納 米。
實施例2
對實施例1中的納米銅粉做表面甘油包覆。 納米銅粉的制備，按照如下步驟進(jìn)行-
(1) 、將100克硫酸銅(市售，分析純，分子式CuS04 5&0)溶解于3升純 水中，并加入5克聚乙烯醇，攪拌使其溶解，再加入濃度為25%的氨水150毫 升生成深藍(lán)色的四氨合銅絡(luò)離子，得溶液I;
(2) 、把20克硼氫化鉀溶于200毫升水中，得溶液I工；
(3) 、把2毫升甘油溶于30毫升酒精中，攪拌均勻，得溶液III。
(4) 、把溶液II倒入溶液I中，持續(xù)攪拌，產(chǎn)生沉淀物，直到溶液變?yōu)闊o
色；
(5) 、停止攪拌，靜置，傾棄上部水溶液，留下沉淀物；
(6) 、用純水清洗沉淀物，共5次，然后過濾；
(7) 、將步驟(5)清洗過的沉淀物在流動氬氣氛下于6(TC干燥處理3小 時后，將溶液III倒入此沉淀物的容器中并攪拌均勻。再于流動氬氣氛下IO(TC 10小時烘干即得甘油包覆的納米銅粉。
權(quán)利要求
1.一種納米銅粉，其特征在于其粉末粒度小于100納米。
2、 按照權(quán)利要求1所述的納米銅粉，其特征在于通過以下制備方法得到 以銅鹽為原料，以硼氫化物為還原劑，用純水溶解銅鹽，加入分散劑攪拌均勻 得銅鹽的水溶液再加入足量的氨水生成深藍(lán)色四氨合銅絡(luò)離子的水溶液；將還 原劑溶解在純水中；將還原劑水溶液倒入盛有已用氨水絡(luò)合的銅鹽水溶液中， 持續(xù)地攪拌直到溶液變?yōu)闊o色，還原反應(yīng)完成后繼續(xù)攪拌；停止攪拌后，靜置澄 清，去掉上清液，留下沉淀物；用純水洗滌沉淀3 6次后過濾；然后在流動的 氬氣氛下干燥，即得納米銅粉。
3、 權(quán)利要求1或者2所述的納米銅粉的制備方法，包括如下步驟(1) 、將銅鹽配成0.01 0. lmo1/1的水溶液，再加入分散劑，攪拌使其溶 解，再加入足量的分析純氨水生成深藍(lán)色四氨合銅絡(luò)離子的水溶液，得到溶液 I，其中銅鹽與分散劑的摩爾數(shù)量比為1:0. 1 0.4，銅鹽與氨水的摩爾數(shù)量比 為1:4;(2) 、把還原劑溶于純水中制成水溶液，得溶液II，其中還原劑與(1) 中銅鹽的摩爾數(shù)量比為1,0 1.5:1;(3) 、把溶液II加入到溶液I中，攪拌30 60分鐘；直到溶液變成無色， 反應(yīng)產(chǎn)生沉淀物，靜置，去掉上清液，留下沉淀物；(4) 、用純水清洗步驟(3)所得沉淀物，共3 6次，然后過濾；(5) 、將過濾所得沉淀物在流動氬氣氛下于80 120'C干燥處理10 20小 時，即得納米銅粉。
4、 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于其所述的銅鹽為硫酸銅、 氯化銅或硝酸銅等之一種。
5、 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于其所述的水為離子交換純 水、蒸餾水等之一種。
6、 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于其所述的分散劑為聚乙烯 醇、聚乙二醇、辛基苯基醚或聚氧乙烯垸基醚等之一種。
7、 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于其所述的還原劑為硼氫化 鉀、硼氫化鋰或硼氫化鈉，還原劑水溶液的濃度為0. 5 2mol/l 。
8、 按照權(quán)利要求1所述的納米銅粉可在權(quán)利要求3步驟(4)過濾后在其 表面包覆一層保護劑。保護劑可以是甘油等。保護劑的重量為納米銅粉重量的 1% 3%。
9、按照權(quán)利要求1所述的納米銅粉在其表面包覆一層保護劑時，保護劑可以直接添加或按一定比例溶解于酒精之后添加在納米銅粉上，攪拌均勻，在80 12(TC干燥處理10 20小時，即得表面包覆一層保護劑的納米銅粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米銅粉的制備方法。其制備方法為以銅鹽為原料，用硼氫化物為還原劑，把還原劑水溶液倒入已用氨水絡(luò)合的銅鹽水溶液中，快速攪拌，直到銅鹽水溶液變?yōu)闊o色時就生成了納米銅粉。當(dāng)停止攪拌時，納米銅粉迅速沉底后，傾棄上清液。多次水洗，靜置澄清，傾棄上清液。最后經(jīng)過濾，并在流動氬氣氛中烘干后制得分散性良好的納米銅粉。本發(fā)明制備方法生產(chǎn)工藝簡單，易于操作，可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，并且可在納米銅粉表面上包覆適當(dāng)?shù)谋Ｗo層。
文檔編號B22F1/00GK101372037SQ20071012064
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者李遠(yuǎn)松, 高愈尊 申請人:高愈尊;李遠(yuǎn)松