單分散納米銅粉的制備方法
【專利說(shuō)明】
[0001]一、
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種化學(xué)物質(zhì)的制備，尤其是涉及一種單分散納米銅粉的制備方法。
[0002]二、
【背景技術(shù)】
納米尺寸的超細(xì)粒子由于其獨(dú)特的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)及化學(xué)效應(yīng)，正越來(lái)越多的受到人們的關(guān)注。作為納米金屬材料之一的納米Cu粉有著諸多優(yōu)異的性能:它具有極大的比表面積、雜質(zhì)在界面的濃度大大降低等，從而可提高材料的力學(xué)性能；通過(guò)特殊的工藝使塊狀銅材中的晶粒尺寸控制在10nm的范圍內(nèi)，得到的納米銅材則具有不同尋常的強(qiáng)度，這主要是因?yàn)榧{米銅材中存在細(xì)晶強(qiáng)化效應(yīng)；此外，納米銅材還具有高膨脹系數(shù)和超塑性等。在化工領(lǐng)域使甲醇脫氫制甲醛的催化過(guò)程中，納米Cu粉還可用作催化甲醇制得甲醛和氫氣的催化劑。其中銅是此催化反應(yīng)的高活性物質(zhì)，且其活性與銅的比表面積呈線性關(guān)系。此外，納米銅粉用作潤(rùn)滑油的添加劑，還可大幅度提高潤(rùn)滑油的承載能力，降低其摩擦系數(shù)，改善潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能和摩擦學(xué)參數(shù)。由此可見(jiàn)對(duì)納米Cu粉制備方法的研宄具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。目前，制備納米Cu粉的方法主要有:徽乳液法、光化學(xué)法、還原法以及粒子沉積法等，然而這些方法都存在工藝設(shè)備復(fù)雜、成本高、產(chǎn)率低、難以產(chǎn)業(yè)化的缺點(diǎn)。
[0003]三、

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，以Cu (NO3) 2.3H20、Na2CO3.H2O和乙醇溶液為原料結(jié)合傳統(tǒng)的材料熱處理工藝-淬火和無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中的氧化還原原理等工藝方法制得粒徑均勻、分散性好的單分散納米Cu粉。
[0004]本發(fā)明專利所采用的技術(shù)方案是:以Cu (NO3) 2.3H20與Na2CO3.H2O為原料制得前驅(qū)體堿式碳酸銅，通過(guò)焙燒得到高溫納米CuO粉末，再與乙醇溶液中的乙醇發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，得到單分散的納米Cu粉。
[0005]具體步驟如下:
(1)以Cu(NO3)2.3H20與Na2CO3.H2O為原料通過(guò)共沉淀法制得前驅(qū)體堿式碳酸銅；
(2)將堿式碳酸銅置于500°C的馬弗爐中焙燒2h，得到高溫納米CuO粉末；
(3)將高溫納米CuO粉末倒入室溫下80%的乙醇溶液中，使之與溶液中的乙醇發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，得到單分散的納米Cu粉。
[0006]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):由于直接利用熱處理前軀體得到的高溫氧化銅的余熱與乙醇發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，制備納米Cu粉的工藝簡(jiǎn)單易行；此方法制備納米Cu粉的過(guò)程對(duì)環(huán)境友好，所用的乙醇溶液則可以回收再利用，最大限度地節(jié)約了資源與能源；制備得到的納米Cu粉分散性好，且在空氣中可穩(wěn)定存在。因此該方法有可能成為化工行業(yè)中生產(chǎn)納米Cu粉或銅基催化劑的新方法，有著良好的應(yīng)用前景。
[0007]四、
【具體實(shí)施方式】
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0008]實(shí)施例1:
配制 0.5mol.Γ1 的 Cu (NO 3) 2.3H20 和 0.5mol.Γ1 的 Na 2C03.H2O 溶液各 10mL,在攪拌條件下將Na2CO3溶液逐滴滴入到盛有250mL Cu (NO 3) 2溶液的燒杯中，立即有藍(lán)色沉淀生成，將沉淀物用去離子水洗滌離心數(shù)次并真空干燥得到前驅(qū)體堿式碳酸銅。將前驅(qū)體置于500°C的馬弗爐中熱處理2h，即可得到黑色CuO粉末。然后將高溫CuO粉末直接倒入室溫下的體積濃度為80%的50mL的乙醇溶液中即可得到紅色疏松的納米Cu聚集體。將其稍作超聲并離心后用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次，在50°C的真空烘箱中烘干，得到分散性良好的納米Cu粉。
[0009] 實(shí)施例2:
首先向反應(yīng)釜中加入IL 0.5mol.L—1的Cu (NO 3) 2溶液，在不斷攪拌的條件下向溶液中加入IL 0.5mol -Γ1的Na2CO3溶液，立即有藍(lán)色沉淀生成，將沉淀物用去離子水洗滌離心數(shù)次后干燥得到前驅(qū)體堿式碳酸銅。然后將前驅(qū)體置于500°C的馬弗爐中熱處理2h，得到黑色的CuO粉末后，利用高溫CuO的余熱，將黑色的CuO粉末直接倒入室溫下體積濃度為80%的0.5L的乙醇溶液中，得到紅色疏松的納米Cu聚集體。將產(chǎn)物離心并用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次后于50°C的真空烘箱中烘干，研磨可得到分散性良好的納米Cu粉。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單分散納米銅粉的制備方法，其特征在于:以Cu (NO 3) 2.3H20與Na2CO3.H2O為原料制得前驅(qū)體堿式碳酸銅，通過(guò)焙燒得到高溫納米CuO粉末，再與乙醇溶液中的乙醇發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，得到單分散的納米Cu粉； 具體步驟如下: (1)以Cu(NO3)2.3H20與Na2CO3.H2O為原料通過(guò)共沉淀法制得前驅(qū)體堿式碳酸銅； (2)將堿式碳酸銅置于500°C的馬弗爐中焙燒2h，得到高溫納米CuO粉末； (3)將高溫納米CuO粉末倒入室溫下80%的乙醇溶液中，使之與溶液中的乙醇發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，得到單分散的納米Cu粉。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單分散納米Cu粉的制備方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)存在工藝設(shè)備復(fù)雜、成本高、產(chǎn)率低、難以產(chǎn)業(yè)化等缺點(diǎn)，其特征在于：以Cu(NO3)2·3H2O與Na2CO3·H2O為原料通過(guò)共沉淀法制得前驅(qū)體堿式碳酸銅，然后將其置于500℃的馬弗爐中焙燒2h，得到高溫納米CuO粉末后，直接倒入室溫下80%的乙醇溶液中，此時(shí)氧化亞銅和溶液中的乙醇發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，得到單分散的納米Cu粉。具有制備條件簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速，且對(duì)環(huán)境友好、制得的納米Cu粉在空氣中可穩(wěn)定存在等優(yōu)點(diǎn)，其推廣應(yīng)用將成為化工行業(yè)中生產(chǎn)納米Cu粉以及銅基催化劑的新方法，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
【IPC分類】B22F9-20, B82Y40-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104550993
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410844529
【發(fā)明人】楊水彬, 黃林勇, 蘭智高, 曾舟華
【申請(qǐng)人】黃岡師范學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日