一种去除液态金属氧化层及分散液态金属的方法技术

本发明专利技术涉及一种去除液态金属氧化层的方法，同样涉及一种液态金属的分散方法。所述去氧化层的方法/液态金属的分散方法是将液态金属滴入溶液中，加热至所述溶液沸腾或临界沸腾，即可去除液态金属氧化层/分散液态金属；其中，所述溶液的pH值在3‑10之间。本发明专利技术提供了一种简单、低成本的去除液态金属氧化层/液态金属的分散方法的方法，解决了液态金属无法在温和溶液中去除氧化层的问题，并且可以通过调整溶液组成及加热功率，实现对去氧化效果进行调节。同时，解决了液态金属无法分散和团聚的问题，并且可以通过调整液态金属的组成及加热功率，实现对分散颗粒的大小和生成速率进行调节。

【技术实现步骤摘要】
一种去除液态金属氧化层及分散液态金属的方法
本专利技术涉及液体金属领域，特别涉及一种去除液态金属氧化层及分散液态金属的方法。
技术介绍
液体金属指熔点不超过铝熔融温度(660.37℃)的十七种金属，它们是汞、铯、镓、铷、钾、钠、铟、锂、锡、铋、铊、镉、铅、锌、锑、镁、铝，另外还有许多合金在室温甚至在很低的温度时也为液态，如钠钾合金(熔点-12.5℃)。液态金属在传热、柔性电极以及生物医学领域都有着重要的应用前景。但是，液态金属的性质受表面氧化层的影响很大，如果需要单独研究液态金属本身的性质及其与周围物质的相互作用就必须去除氧化层的干扰。同时，在现有技术中通常通过强酸强碱溶液去除氧化层，所用溶液具有很强的腐蚀性，限制和阻碍了液态金属在不同环境条件的应用。此外，液态金属由于很高的表面张力，导致其不容易被分散成为更小的颗粒。例如液态金属小颗粒，在氢氧化钠碱溶液中很容易团聚，形成大的液滴，不利于液态金属颗粒的应用。同时，在现有技术中通常通过添加表面活性剂来防止液态金属颗粒团聚，会增加研究的干扰因素。
技术实现思路
针对液态金属在水或空气中很容易氧化及金属液滴在强酸强碱中又极易团聚的问题，基于相同的专利技术构思，本专利技术提供一种去除液态金属氧化层的方法，一并提供一种分散液态金属的方法。为达到上述目的，具体采用如下的技术方案：一种去除液态金属氧化成及分散液态金属的方法，是将液态金属滴入到pH值在3-10之间的溶液中(保证所述溶液完全浸没所述液态金属)，加热所述溶液；加热所述溶液使温度略低于沸腾温度；或，加热所述溶液至沸腾。本专利技术所述的去除液态金属氧化层及分散液态金属的方法操作简单，条件温和，适宜大规模工业化利用，节约成本，用途广泛。在现有技术中，均采用强酸或强碱环境以去除液态金属的氧化层，但本专利技术创造性地发现，通过加热过程加快了液态金属氧化层与溶液的反应速率，实现了在大范围pH溶液中去除液态金属氧化层。同时，该沸腾过程可以将液态金属打散，有效地保证所述液态金属的分散。本专利技术所述方法中，所述溶液选自不易挥发的酸碱盐溶液或水，如PBS、氯化钠溶液、柠檬酸溶液、去离子水中的一种。优选地，所述液态金属和所述溶液的质量体积比为(1-8)g/150mL。本专利技术所述的方法，所述液态金属选自取镓、镓铟合金或铋铟锡合金中的一种或几种。所述镓、镓铟合金或铋铟锡合金可选用市售的所有产品，镓铟合金或铋铟锡合金也可按照现有技术中合金的制备方法制备得到。作为优选，本专利技术所述的镓铟合金为按摩尔比计，镓：铟＝(7-9)：1的镓铟合金；优选为Ga90In10；和/或，所述铋铟锡合金为按摩尔比计，铋：铟：锡＝(1.5-3)：(5-8)：2的铋铟锡合金；优选为Bi20In60Sn20。本专利技术所述的加热功率可依据所用溶液的量上下浮动，本领域技术人员应对此知悉，不做特殊限制；其中，加热时从底部加热的效果较好，加热时间依据液态金属去氧化的速率可由本领域技术人员控制。本专利技术所需加热功率依据所用溶液的量，从底部加热效果较好，加热时间依据液态金属去氧化的速率或产生金属液滴的速率按照本领域的操作方法进行控制。在本专利技术的技术方案中，通过加热沸腾过程加快了液态金属氧化层与溶液的反应速率，实现了在大范围pH溶液中去除液态金属氧化层。同时，在合适的溶液中，通过低沸点工质水沸腾过程产生的高能量的气泡撞击液态金属，使液态金属不断分散成小颗粒，在沸腾产生的蒸汽作用下，包裹液态金属，有效隔离每一个液态金属小颗粒，防止液态金属团聚。本专利技术提供了一种简单、低成本的去除液态金属氧化层的方法，解决了液态金属无法在温和溶液中去除氧化层的问题，并且可以通过调整溶液组成及加热功率，实现对去氧化效果进行调节。同时，本专利技术提供了一种简单、低成本的液态金属的分散方法，解决了液态金属无法分散和团聚的问题，并且可以通过调整液态金属的组成及加热功率，实现对分散颗粒的大小和生成速率进行调节。利用本专利技术的方法可以预先制备应用于生物医学实验研究的无氧化层的液态金属，本专利技术的方法制得的液态金属不会由于强腐蚀性对实验造成影响。同时，利用本专利技术的制备方法可以将液体金属分散成微米颗粒，且冷却后没有明显团聚和沉降。更具体地，为了进一步提高本专利技术所提供方法的去除氧化层和/或分散液态金属的技术效果，提出如下改进：一种去除液态金属氧化层的方法，优选地，所述溶液的pH值为3-6，或8-10。在上述pH值范围内，能够进一步提升去除氧化层的效率。优选地，所述液态金属和溶液的质量体积比为(1-8)g/150mL。本专利技术所述的方法，所述液态金属选自取镓、镓铟合金或铋铟锡合金中的一种或几种。所述镓、镓铟合金或铋铟锡合金可选用市售的所有产品，镓铟合金或铋铟锡合金也可按照现有技术中合金的制备方法制备得到。本专利技术所述的加热时的加热功率可依据所用溶液的量上下浮动，本领域技术人员应对此知悉，不做特殊限制；其中，加热时从底部加热的效果较好，加热时间依据液态金属去氧化的速率可由本领域技术人员控制。本专利技术所述去除液态金属氧化层的方法，所述溶液选自不易挥发的酸碱盐溶液或水，如PBS、氯化钠溶液、柠檬酸溶液、去离子水中的一种。其中，所述液态金属为镓铟合金，所述溶液的pH值为5-8，加热温度为依据加热装置使溶液温度略低于沸腾温度。一种分散液态金属的方法，通过低沸点工质水沸腾过程产生的高能量的气泡撞击液态金属，使液态金属不断分散成小颗粒，同时，溶液与液态金属反应使其表面产生很薄的氧化层可以有效隔离液态金属小颗粒，防止团聚发生。优选地，所述溶液的pH值为6-8。在此pH值范围内，对液态金属的分散效果更好。优选地，所述液态金属和溶液的质量体积比为(1-8)g/150mL。优选地，所述液态金属选自取镓、镓铟合金或铋铟锡合金中的一种或几种。所述镓、镓铟合金或铋铟锡合金可选用市售的所有产品，镓铟合金或铋铟锡合金也可按照现有技术中合金的制备方法制备得到。作为优选，所述镓铟合金为镓：铟＝(7-9)：1(按摩尔比计)的镓铟合金；优选选自Ga90In10、Ga90In24.5中的一种或两种；最优选Ga90In10。本专利技术所提供的分散液态金属的方法格外适用于上述液态金属，能够高效地进行分散。本专利技术所述加热中的加热功率可依据所用溶液的量上下浮动，本领域技术人员应对此知悉，不做特殊限制；其中，加热时从底部加热的效果较好，加热时间依据产生金属液滴的速率，本领域技术人员可按常规方式控制。本专利技术所述分散液态金属的方法，所述溶液选自不易挥发的酸碱盐溶液如PBS、氯化钠溶液、去离子水中中的一种。其中，所述液态金属为镓铟合金，所述溶液的pH值为5-8，加热的温度为依据加热装置使溶液达到沸腾。本专利技术提供了一种简单、低成本的去除液态金属氧化层的方法，解决了液态金属无法在温和溶液中去除氧化层的问题，并且可以通过调整溶液组成及加热功率，实现对去氧化效果进行调节。同时，本专利技术提供了一种简单、低成本的液态金属的分散方法，解决了液态金属无法分散和团聚的问题，并且可以通过调整液态金属的组成及加热功率，实现对分散颗粒的大小和生成速率进行调节。利用本专利技术的方法可以预先制备应用于生物医学实验研究的无氧化层的液态金属，本专利技术的方法制得的液态金属不会由于强腐蚀性对实验造成影响。同时，利用本专利技术的制备方法可以将液体金属分散成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除液态金属氧化层及分散液态金属的方法，其特征在于，包括：将液态金属滴入到pH值在3‑10之间的溶液中，加热所述溶液。

【技术特征摘要】
1.一种去除液态金属氧化层及分散液态金属的方法，其特征在于，包括：将液态金属滴入到pH值在3-10之间的溶液中，加热所述溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加热所述溶液使温度略低于沸腾温度；或，加热所述溶液至沸腾。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液态金属选自镓、镓铟合金、铋铟锡合金中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述镓铟合金为按摩尔比计，镓：铟＝(7-9)：1的镓铟合金；优选为Ga90In10；和/或，所述铋铟锡合金为按摩尔比计，铋：铟：锡＝(1.5-3)：(5-8)：2的铋铟锡合金；优选为Bi20In60Sn20。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨利香，刘静，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11