一种超细贵金属粉的制备方法技术

一种超细贵金属粉的制备方法，该方法是将贵金属的粗粉、屑、块或锭与碱金属氢氧化物及碱金属的硝酸盐按一定比例混合后，加热熔融，将熔融物冷却后溶于水中并加热至沸腾，然后加入乙醇还原得到黑色沉淀，该沉淀经酸化后，于小分子醇中加热回流，再经旋蒸、离心、洗涤和干燥，即得到超细贵金属粉。该方法操作简便、成本低，所得贵金属粉的平均粒径为２～５ｎｍ，且粒径分布狭窄，表面含氧量低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于材料制备

技术介绍
当常态物质被加工到极其微小的纳米尺度时，会表现出特异的表面效应、小尺 寸效应、量子效应和宏观隧道效应等，其物理化学性质也会相应地发生变化。贵金属 制成超细粉末后，不仅保持了贵金属原有的特性，同时会表现出许多独特的物理化学性 质，因此被广泛应用于催化、电磁、光学、力学、电子信息、电池材料以及生物医学等 方面。制备超细粉体材料的方法有很多，主要分为物理制备法和化学制备法。其中物 理制备法包括机械粉碎法和气相沉积法。此类方法虽然可以制备出多种纳米级的超细粉 体，但却存在着设备复杂、能耗大的缺点。化学制备法包括沉淀法、溶剂热法、雾化水 解法、溶胶-凝胶法、微乳液法等。此类方法一般规模不大，可以根据不同要求控制金 属粒子的形貌和大小，成本较低。相比较传统的化学制备法，由金属胶体溶液制备纳米金属的方法更具优势。有 研究(专利CN 1259395A)指出，将过渡金属盐的醇溶液或醇水混合液调节至碱性，于 惰性气流或空气中加热，可得到纳米级过渡金属胶体溶液。将该胶体溶液蒸除溶剂、干 燥，可得纳米级金属粉末或合金粉末。也有研究(专利CN 101362105A)表明，在金属 盐和硼氢化物的混合溶液中加入适量氢氧化物，可生成该金属的亚稳态氢氧化物胶体溶 液，再使胶体进一步还原，可得到纳米金属或金属硼化物。但是，为了获得稳定的金属 胶体，胶体体系中所含的金属量往往不高，蒸除溶剂和干燥的过程耗时耗能，而且纳米 金属粒子在较高的温度下不可避免的会发生氧化和团聚，金属表面价态的变化和粒径大 小也不宜控制，从而限制了其后续应用。而还原胶体的方法会受到制备过程中氢氧化物 添加量的影响，如果添加量小，不足以生成氢氧化物胶体溶液，也就得不到纳米金属颗 粒；如果添加量太大，生成的氢氧化物非常稳定，则无法通过添加硼氢化物的方法得到 纳米金属。上述缺点限制了经由金属胶体制备金属粉末这一方法在工业生产中的应用， 有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是以贵金属的粗粉、屑、块或锭(而不是贵金属盐)为原料，通过 形成金属胶体溶液而后沉淀的方法制备出贵金属粉，然后经过深度处理，获得粒度小、 分布狭窄且表面氧化程度低的超细贵金属粉。本专利技术的技术方案如下—种超细贵金属粉的制备方法，其特征在于将贵金属的粗粉、屑、块或锭与碱金属氢氧化物及碱金属的硝酸盐按照质量比 1 1 10 0 10的比例混合后，在搅拌条件下加热熔融2 5小时；将熔融物冷却后溶水中，所得 到的溶液加热至沸腾，然后向其中缓慢加入乙醇，得到黑色沉淀；室温 下冷却并静置后过滤，得到的滤饼用0.5 3.5mol/L的硝酸浸泡酸化0.5 10小时，再 次过滤并用去离子水洗至pH = 3 5，然后进行干燥；将干燥后的产物加入到小分子醇 中，超声使之充分混合后，加热回流2 6小时，再经过旋蒸、离心分离后，用乙醇洗 涤，空气中自然风干，得到超细贵金属粉。上述方法中所述的硝酸浓度为0.5 3.5mol/L。上述方法中所述的贵金属为钌、钯、钼或它们的合金。上述方法中所述的碱金属氢氧化物采用氢氧化钠或氢氧化钾，所述的碱金属的 硝酸盐采用硝酸钠或硝酸钾。上述方法中所述小分子醇采用C2 C4的醇或它们的混合溶液。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出效果①本专利技术是以贵金属的粗 粉、屑、块或锭为原料，包括相应的废料、回收料等，所采取的操作简单易行，成本低 廉。②本专利技术制备的超细贵金属粉，经透射电子显微镜、X射线光电子能谱等研究表 明，所得贵金属粉的平均粒径为2 5nm，且粒径分布狭窄，表面含氧量低。附图说明图1为本专利技术所得的超细钌粉的透射电子显微镜(TEM)照片。图2为未经过小分子醇处理的钌粉的透射电子显微镜(TEM)照片。具体实施例方式本专利技术提供了，其特征在于1)将钌、钯、钼或它们的合金的粗粉、屑、块或锭与钠或钾的氢氧化物以及钠 或钾的硝酸盐按照质量比1 1 10 0 10的比例混合后，在搅拌条件下加热熔融 2 5小时；将熔融物冷却后溶于水中，所得到的溶液加热至沸腾，然后向其中缓慢加入 乙醇，得到黑色沉淀；室温下冷却并静置后过滤，得到的滤饼用0.5 3.5mol/L的硝酸 浸泡酸化0.5 10小时，再次过滤并用去离子水洗至pH = 3 5，然后进行干燥；2)将上述干燥后的产物加入到C2 C4的醇或它们的混合溶液中，超声使之充 分混合后，加热回流2 6小时，再经过旋蒸、离心分离后，用乙醇洗涤，空气中自然风 干，得到超细贵金属粉。本步骤对1)步骤所得的金属粉进行处理的原因在于，这样能使金属粉体的颗 粒更小且粒度分布更为集中，也使得其表面含氧量降低。这可以由X射线光电子能谱 (XPS)和透射电子显微镜(TEM)实验结果说明。其中XPS结果表明，未经小分子醇还 原处理的钌粉，其表面有一定程度的氧化，这将严重影响其在导电浆料等方面的应用效 果，而经过小分子醇还原处理过的超细钌粉，其表面氧化程度明显较低。而下文附图中 的TEM照片表明未经小分子醇还原处理的钌粉粒度大概在100 200nm左右，没有良好 的结晶，呈无定性态，而经过小分子醇还原处理的超细钌粉粒度大概在2 5nm左右， 远小于前者。实施例1 将l.Og钌粉与氢氧化钾和硝酸钾按照质量比1 10 1的比例混合，加热2小时，不断搅拌使 之熔融。熔融物冷却后溶于水中并加热至沸腾，向其中缓慢加入乙醇， 得到黑色沉淀。室温下冷却并静置后过滤，得到的滤饼用0.5mol/L的硝酸浸泡酸化10小 时，再次过滤并用去离子水洗至pH = 3。滤饼在120°C下干燥2小时后，加入到乙二醇 中，超声使之充分混合后，加热回流2小时，再经过旋蒸、高速离心分离后，用乙醇洗 涤，空气中自然风干，即得到超细钌粉，产率为99.3%，平均粒径5nm。实施例2 将lO.Og钌块与氢氧化钠和硝酸钠按照质量比1 6 10的比例混合，加热4小 时，不断搅拌使之熔融。熔融物冷却后溶于水中并加热至沸腾，向其中缓慢加入乙醇， 得到黑色沉淀。室温下冷却并静置后过滤，得到的滤饼用3.5mol/L的硝酸浸泡酸化0.5 小时，再次过滤并用去离子水洗至pH = 5。滤饼在110°C下干燥4小时后，加入到乙醇 中，超声使之充分混合后，加热回流6小时，再经过旋蒸、高速离心分离后，空气中自 然风干，即得到超细钌粉，产率为99.6%，平均粒径3nm。实施例3 将IOOg钌锭与氢氧化钾和硝酸钾按照质量比1 1 5的比例混合，加热5小 时，不断搅拌使之熔融。熔融物冷却后溶于水中并加热至沸腾，向其中缓慢加入乙醇， 得到黑色沉淀。室温下冷却并静置后过滤，得到的滤饼用lmol/L的硝酸浸泡酸化5小 时，再次过滤并用去离子水洗至pH = 3。滤饼在105°C下干燥10小时后，加入到正丁醇 中，超声使之充分混合后，加热回流6小时，再经过旋蒸、高速离心分离后，用乙醇洗 涤，空气中自然风干，即得到超细钌粉，产率为99.9%，平均粒径5nm。实施例4 将2.0g钯屑与氢氧化钾按照质量比1 10的比例混合，加热5小时，不断搅 拌使之熔融。熔融物冷却后溶于水中并加热至沸腾，向其中缓慢加入乙醇，得到黑色沉 淀。室温下冷却并静置后过滤，得到的滤饼用2mol/L的硝酸浸泡酸化2小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细贵金属粉的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：１）将贵金属的粗粉、屑、块或锭与碱金属氢氧化物及碱金属的硝酸盐按照质量比１∶１～１０∶０～１０的比例混合后，在搅拌条件下加热熔融２～５小时；２）将熔融物冷却后溶于水中，所得到的溶液加热至沸腾，然后向其中缓慢加入乙醇，得到黑色沉淀；室温下冷却并静置后过滤，得到的滤饼用硝酸浸泡酸化０．５～１０小时，再次过滤并用去离子水洗至ｐＨ＝３～５，然后进行干燥；３）将上述干燥后的产物加入到小分子醇中，超声使之充分混合后，加热回流２～６小时，再经过旋蒸、离心分离后，用乙醇洗涤，空气中自然风干，得到超细贵金属粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高杰，陈崧哲，陈靖，王建晨，张平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11