本发明专利技术涉及金属、金属氧化物或金属薄膜的制备方法，把含有一定组成的可溶性金属盐、异丙醇的缓冲溶液体系，置于紫外光源下，控制溶液吸收的辐照能在４０－３０００Ｊ／ｍｌ，可制备出粒度均匀、尺寸在１０－１００ｎｍ金属或金属氧化物超细粉，或在衬底上制备出膜厚均匀的金属薄膜；本方法设备简单，可在常温常压下操作，工艺简单易行，适合于镍、钴、铜、银、金、铂族金属及其低价金属氧化物超细粉或金属薄膜的制备。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属、金属氧化物超细粉或金属薄膜的制备方法和紫外射线辐照应用
金属、金属氧化物超细微粒及其粉体或薄膜由于在催化、光解、精细化工、电子和磁性材料以及其它功能材料中的广泛应用而成为化学和材料研究的重要对象。典型的制备方法如英国《材料科学进展》(Progress in Materials)1991年，35卷，第1页报道的真空或惰性气体蒸发-冷凝法，但该法属气相法制备，设备较为复杂；中国专利申请号95100344.5和96101060.6提出的γ射线辐照法制备，虽可以直接从水溶液环境中分别制得某些金属超细微粒或薄膜，然而须有钴源及其要求较高的附加设备，在强放射性环境须有严格的防护措施，操作比较麻烦，难于普遍推广。因此寻求工艺和设备更加简单的制备方法仍是十分必要的。本专利技术的目的是提出一种采用紫外射线辐照含金属离子的溶液直接制备金属、金属氧化物超细粉或金属薄膜的方法，以克服现有制备方法的上述缺点。这种制备金属、金属氧化物超细粉或金属薄膜的方法，其特征在于采用紫外射线辐照含有可溶性金属盐的水溶液，所述溶液中含有摩尔/升的下列物质醋酸盐或硫酸盐或硝酸盐或氯化物 0.0005-1.0异丙醇 0.1-2.0醋酸铵-氨水或醋酸-醋酸钠缓冲溶液0.004-0.2；所述金属包括镍、钴、铜、银、金、铂族金属；所述金属氧化物是指上述金属的低价金属氧化物；控制所述溶液接受紫外射线辐照吸收的辐照能在40-30000J/ml之间。根据需要，还可在上述被辐照溶液中选择添加聚乙烯醇(PVA)、十二烷基硫酸钠(SLS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、烷基苯酚聚氧乙烯醚(OP)、曲力通(Triton)X-200、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或吐温(Tween)-80，每毫升溶液添加量为0-3mg；当所欲制备物为金属薄膜时，可在被辐照溶液中放入衬底材料，适用的衬底材料包括石英玻璃和半导体硅单晶片；并可在被辐照溶液中添加聚丙烯酰胺0.1-1.0mg/ml；当用于制备铜膜时，添加乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)，添加量为0.001-0.005mol/L。由于含有金属离子的水溶液在受到紫外射线辐照时，会产生起强还原剂作用的水合电子，它能将金属离子逐级还原，当处于缓冲溶液醋酸铵-氨水或醋酸-醋酸钠环境中时，即可获得金属超细微粒或薄膜以及金属氧化物；鉴于辐照产生的水合电子在溶液中分布均匀，所以采用本专利技术可使粒子在溶液中均匀孤立成核；添加剂有助于使粒子在生成的同时受到保护，从而起到修饰产物粒子的作用；当溶液中含有多种金属离子时，还可一步法合成合金或金属/金属氧化物复合超细粉。与现有方法相比，本专利技术方法使用的设备简单，可在常温常压下操作，工艺简单易行，并可通过调节溶液浓度和辐照时间控制超细粒子大小；所获得的超细粉体经X-射线衍射慢扫描和电子显微镜分析可知，粒子尺寸在10-100nm之间。本专利技术方法适用于多种磁性和非磁性金属如镍、钴、铜、银的相应产物的制备；由于其它贵金属还原电位远高于镍和钴，因此本专利技术方法也可适用于金、铂族金属及其低价金属氧化物的制备。以下是本专利技术方法的几个实施例实施例1取88.5mg醋酸镍、154mg醋酸铵和50mg十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)一起，溶于适量蒸馏水中，再加入3ml异丙醇和1ml浓氨水，配制成50ml含金属镍离子的水溶液，转移至管壁厚1.5mm、尺寸为Φ45mm×150mm的石英管中，经超声脱气5-10分钟后，管口盖上盖玻片，将溶液置于主波长为254nm、电功率为30W的市售柱状低压汞灯中段范围距离灯管轴线3-9cm的均匀光场区内，辐照6小时后，即出现黑色金属镍微粒，辐照28小时后粒子基本沉降，过滤收集获得金属镍超细粉体产物；经TEM和X-射线衍射慢扫描测量，产物粒径分布在20-50nm之间，平均粒径30nm；按被辐照溶液每毫升平均辐照能吸收率为20mW计算，溶液吸收的辐照能在400-2000J/ml之间。当添加剂采用聚乙烯醇(PVA)或十二烷基硫酸钠(SLS)替代十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)时，可以获得与上述同样的产物。实施例2取5.3mg醋酸钴和154mg醋酸铵溶于适量蒸馏水中，再加入6ml异丙醇，配制成50ml含金属钴离子的水溶液，其余步骤与实施例1相同。辐照1小时后即出现黑色金属钴的粉体粒子，辐照5小时后粒子基本沉降，经过滤收集金属钴超细粉体产物；粒子尺寸在20-40nm之间，平均粒径为30nm；经计算可知辐照溶液吸收的辐照能为70-360J/ml之间。当向本实施例的辐照溶液中添加30mg的十二烷基磺酸钠(SDS)或烷基苯酚聚氧乙烯醚(OP)或曲力通(Triton)X-200时，可以获得与上述的同样产物。实施例3取100mg醋酸钴和200mg醋酸铵溶于适量蒸馏水中，再加入6ml异丙醇，配制成50ml含金属钴离子的水溶液，其余步骤与实施例1相同。辐照6小时后即出现黑色金属钴的粉体粒子，辐照26小时后粒子基本沉降，经过滤收集金属钴超细粉体产物；粒子尺寸在30-70nm之间，平均粒径为50nm；经计算可知辐照溶液吸收的辐照能为400-1900J/ml之间。当向本实施例的辐照溶液中添加30mg的十二烷基磺酸钠(SDS)或烷基苯酚聚氧乙烯醚(OP)或曲力通(Triton)X-200时，所获得产物的平均粒径小于30nm。实施例4取84.9mg硝酸银、200mg醋酸铵和144mg十二烷基硫酸钠(SDS)一起溶于适量蒸馏水中，再加入6ml异丙醇，配制成50ml含金属银离子的水溶液，其余步骤与实施例1相同。辐照3小时后即出现黑色金属银的粉体粒子，辐照10小时后粒子基本沉降，经过滤收集金属银超细粉体产物；粒子尺寸在30-50nm之间，平均粒径为40nm；经计算可知辐照溶液吸收的辐照能为220-750J/ml之间。当在本实施例的辐照溶液中采用15.2mg氯金酸替代硝酸银时，可以获得金属金的超细粉体产物；粒子尺寸分布在15-30nm之间，平均粒径20nm。实施例5将9mg醋酸铜、6mg醋酸、12.3mg醋酸钠和14.4mg十二烷基硫酸钠(SLS)一起溶于蒸馏水中，再加入3ml异丙醇，最后加蒸馏水配制成50ml含金属铜离子的水溶液。其余步骤除无需脱气外均与实施例1相同。辐照0.5小时即产生鲜红色Cu2O超细粒子，过滤收集Cu2O超细粉体产物；粒子尺寸在10-35nm之间，平均粒径20nm；经计算可知辐照溶液吸收的辐照能为40J/ml。实施例6将79.8mg硫酸铜、12mg醋酸、24.6mg醋酸钠和144mg十二烷基硫酸钠(SLS)一起溶于蒸馏水中，再加入3ml异丙醇，最后加蒸馏水配制成50ml含金属铜离子的水溶液，其余步骤除无需脱气外均与实施例1相同。辐照1小时即产生鲜红色Cu2O超细粒子，过滤收集Cu2O超细粉体产物；粒子尺寸在15-40nm之间，平均粒径25nm；经计算可知辐照溶液吸收的辐照能为70J/ml。实施例7将8g硫酸铜、500mg醋酸、600mg醋酸钠和150mg十二烷基磺酸钠(SDS)一起溶于蒸馏水中，再加入异丙醇0.3ml，最后加蒸馏水配制成50ml含金属铜离子的水溶液，其余步骤除无需脱气外均与实施例1相同。辐照3小时即产生鲜红色Cu2O超细粒子，过滤收集Cu2O超细粉体产物；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属、金属氧化物超细粉或金属薄膜的制备方法，其特征在于用紫外射线辐照含有可溶性金属盐的水溶液，该溶液中含有摩尔／升的下列物质：醋酸盐或硫酸盐或硝酸盐或氯化物 ０．０００５－１．０异丙醇 ０．１－２．０醋酸铵－氨水或醋酸－醋酸 纳缓冲溶液 ０．００４－０．２所述金属包括镍、钴、铜、银、金、铂族金属；所述金属氧化物是指上述金属的低价金属氧化物；控制所述辐照溶液对紫外射线辐照能的吸收在４０－３００００Ｊ／ｍｌ之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈祖耀，陈敏，朱玉瑞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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