專利名稱：一種可再分散的納米銅粒子的水相制備方法
技術領域：
本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種可再分散的納米銅粒子的水相制備方法。
背景技術：
納米銅表面活性大，具有優異的催化性能以及殺菌性能；納米銅有超塑延展性， 這種機械特性為制造常溫下的彈性物質提供了有利條件；此外納米銅具有高的導電性、操作穩定性以及低溫過程能力，因而在導電油墨、導電膠等領域有很好的應用前景。目前，制備納米銅粒子的方法主要有化學還原法、電解法、機械研磨法、蒸氣冷凝法、電弧等離子體法等。相對于金和銀納米粒子，納米銅活性更高，易被氧化，因而在納米銅粒子制備過程中的表面保護非常重要，但大量的穩定劑會對納米銅粒子的低溫燒結性能和導電性帶來不良影響，因此，穩定劑的選擇和去除方式對于納米銅粒子的制備和應用有重要的影響。中國專利200610104573. 4公開了一種穩定的納米銅粒子的制備方法它使用硝酸銅作為前驅體，十六烷基三甲基溴化銨以及含硫化物為穩定劑，硼氫化鈉為還原劑，在乙醇和水的溶液中合成了銅納米粒子，由于加入含硫化物，并且用三氯甲烷萃取，制備過程復雜，產品純度不高。中國專利200910054883. 3公開了一種納米銅粒子的制備方法，使用銅鹽、穩定劑以及還原劑，在有機溶劑中加熱的條件下合成了銅納米粒子，反應在有機溶劑中進行，需要加熱，過程相對復雜，需要使用乙醇和丙酮多次清洗，過程中會導致納米銅的氧化。

發明內容
本發明的目的在于克服前述納米銅粒子制備工藝過于繁瑣的不足，提供一種水相的制備可再分散的納米銅粒子的簡便方法。本發明提出的可再分散的納米銅粒子水相制備方法，具體步驟如下
(1)將銅鹽和有機保護劑溶解于溶劑中，在室溫下攪拌15- 25分鐘，加入氨水，溶液從藍變成深藍紫色，繼續攪拌50-60分鐘；
(2)通入氮氣，保護，然后將還原劑逐滴加入，持續攪拌反應30- 40分鐘，得到深紅色溶液；
(3)將上述溶液離心，得到沉淀，沉淀物在甲醇中超聲洗滌，即得到納米銅粒子。本發明中，使用的溶劑是水，或者是水和乙醇、乙二醇甲醚等能與水互溶的有機溶劑的混合物，溶劑添加量為每0. Olmol銅鹽對應50-100ml。本發明中，使用的銅鹽為醋酸銅、乳酸銅、硝酸銅、硫酸銅等銅鹽中的一種或者其中幾種的混合物。本發明中，使用的還原劑可以為水合胼、甲醛或乙醛等有機還原劑，或者為次磷酸鈉等無機還原劑，還原劑本身較容易溶于水，其被氧化后的產物較易溶于水或者甲醇，還原劑和銅鹽的摩爾比2:1 — 4:1。本發明中，使用的保護劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、司邦80等有機物中的兩種或者兩種以上組成的混合物，能夠溶于水和甲醇。所用保護劑和銅鹽的摩爾比為1:1 一 10:1。本發明中，得到的納米銅粒子，粒徑小于30nm。本發明中得到的銅納米粒子在乳酸、十六烷基三甲基溴化銨等沸點低于250°C的穩定劑存在下，能夠再分散在乙醇、甲醇、乙二醇甲醚等低沸點的混合溶劑中，分散后的納米銅粒徑小于30nm，適合于導電油墨等多種場合的應用。本發明具有以下優點
1、工藝簡單，不需加熱，反應時間短；
2、后處理過程簡便，只使用甲醇清洗就能除掉合成時加入的大部分物質；
3、水作為溶劑，更環保，適合制備水性導電油墨；
4、清洗后的銅納米粒子能夠再分散于含穩定劑的溶劑中，并且分散后的納米銅粒徑小于30nm，適合多種場合的應用。


圖1為納米銅粒子的透射電鏡照片(TEM)。圖2為離心、干燥后納米銅粒子的XRD圖。
具體實施例方式下面通過實施例進一步描述本發明。實施例1 將0. Olmol醋酸銅溶解在50ml水中，加入5g聚乙烯吡咯烷酮和Ig十六烷基三甲基溴化銨，攪拌溶解后，繼續攪拌20分鐘，然后加入氨水，溶液從藍變成深藍紫色，繼續攪拌50-60分鐘，通入氮氣保護，再逐滴加入IOml水合胼，之后持續攪拌反應30 — 40分鐘得到深紅色溶液，將溶液離心得到沉淀，沉淀物在甲醇中超聲洗滌1次，即得到納米銅粒子。實施例2 將0. Olmol醋酸銅溶解在25ml水和25ml乙醇的混合溶液中，加入5g聚乙烯吡咯烷酮和Ig十六烷基三甲基溴化銨，攪拌溶解后，繼續攪拌20分鐘，然后加入氨水， 溶液從藍變成深藍紫色，繼續攪拌50-60分鐘，通入氮氣保護，再逐滴加入IOml水合胼，之后持續攪拌反應30 - 40分鐘得到深紅色溶液，將溶液離心得到沉淀，沉淀物在甲醇中超聲洗滌1次，即得到納米銅粒子。實施例3 取0. 3g經甲醇清洗、干燥后的銅納米粒子，加入到50ml乙醇和Iml乳酸的混合溶液中，超聲2-3分鐘，銅納米粒子均勻分散于溶液中，粒徑小于30nm。
權利要求
1.一種納米銅粒子的水相制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)將銅鹽和有機保護劑溶解于溶劑中，在室溫下攪拌15- 25分鐘，加入氨水，溶液從藍變成深藍紫色，繼續攪拌50-60分鐘；(2)通入氮氣，保護，然后將還原劑逐滴加入，持續攪拌反應30- 40分鐘，得到深紅色溶液；(3)將上述溶液離心，得到沉淀，沉淀物在甲醇中超聲洗滌，即得到納米銅粒子；其中，所述的溶劑是水，或者是水和能與水互溶的有機溶劑的混合物，溶劑添加量為每 0. Olmol 銅鹽對應 50-100ml。
2.如權利要求1所述的納米銅粒子的制備方法，其特征在于所述銅鹽為醋酸銅、乳酸銅、硝酸銅、硫酸銅等銅鹽中的一種，或者其中幾種的混合物。
3.如權利要求1或2所述的納米銅粒子的制備方法，其特征在于所述保護劑為聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、司邦80中的兩種或者兩種以上組成的混合物；保護劑和銅鹽的摩爾比為1:1-10:1。
4.如權利要求1或2所述的納米銅粒子的制備方法，其特征在于，所用還原劑為水合胼、甲醛或乙酸，或者為次磷酸鈉，還原劑和銅鹽的摩爾比為2 1 — 4 1。
5.如權利要求1或2所述的納米銅粒子的制備方法，其特征在于，將銅納米粒子在乳酸或十六烷基三甲基溴化銨沸點或分解溫度低于250°C的穩定劑存在時，分散于乙醇、甲醇或乙二醇甲醚低沸點的混合溶劑中，分散后的納米銅粒徑小于30nm，用于導電油墨場合。
全文摘要
本發明屬于納米材料技術領域，具體為一種可再分散的納米銅粒子的水相制備方法。本發明將銅鹽和混合的有機保護劑溶解于水或者水和有機溶劑的混合溶液中，在氨水和還原劑作用下，得到深紅色溶液，將溶液離心得到沉淀，沉淀物在甲醇中超聲洗滌，得到納米銅粒子。經過清洗的銅納米粒子能在低沸點穩定劑的幫助下，再分散于溶劑中，納米銅粒徑小于30nm。本發明方法工藝簡單，不需加熱，成本低；使用水作溶劑，更環保；適合大規模的制備納米銅粒子。
文檔編號B22F9/24GK102371358SQ20111036732
公開日2012年3月14日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者肖斐, 鄧噸英 申請人:復旦大學