纳米尺寸金属微粒的合成制造技术

本发明专利技术涉及用于形成纳米尺寸金属微粒的方法。优选地形成纳米尺寸贵重金属微粒。根据本发明专利技术的方法，在溶剂中形成含有纳米尺寸金属微粒的产品。另外，不需要除去在制备过程期间所形成或使用的不需要的副产物的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备悬浮在纯溶剂如水、低级烷醇、低级烷基取代芳香烃中的纳米尺寸贵重金属微粒的合成方法，该方法无需附加的分离和清洗工艺。
技术介绍
纳米尺寸微粒已吸引了高度的工业关注。纳米尺寸材料特有的依赖于尺寸的性能在催化剂、电子和光学器件以及医药领域具有很有前景的应用。已经开发了制备纳米尺寸金属微粒的多种合成法，包括化学还原法、光化学法、声化学法以及气体蒸发法。在这些合成法之中，化学还原法是众所周知的作为最优选的合成纳米尺寸金属微粒的方法。然而，就化学还原法而论，用于制备的还原剂容易产生污染。因此，需要附加的工艺，以去除污染物。另外，需要进一步的工艺，以使金属粒子分散于纯溶剂中。本专利技术通过提供一种方法而克服了这些问题借助该方法可以合成稳定地悬浮于纯溶剂中的高纯度贵重金属微粒，无需附加工艺来去除在制备过程期间产生的额外副产品。虽然，近期报道的激光消融法似乎是产生悬浮在水中的金属微粒的独特方法，该方法就设备成本和批量生产能力方面而言被评价为是低效率的方法。本公开的专利技术克服了现有技术中制备悬浮于纯溶剂中高纯度的纳米尺寸金属微粒的低效率，另外还具有相对低的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少解决相关的技术问题和缺点，以及至少提供下文中所描述的优点。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于提供分散于纯溶剂中的纳米尺寸金属微粒方法。本专利技术的其它目的、特征和优点将在随后的优选具体实施方式的详细描述中给出，而其中一部分将通过这些描述变得显而易见，或者通过对本专利技术的实施而获知。本专利技术的这些目的和优点将通过说明书和权利要求中特别指出的方法和合成物来实现并获得。根据这些和其他目的，本专利技术第一个具体实施方式的目的为一种用于形成纳米尺寸金属微粒的方法，包括(i)将多种金属沉淀分散于适合的溶剂中，每种金属沉淀至少包括一种金属化合物；以及(ii)将有效量的至少一种过氧化物加入溶剂，以在溶剂中形成基本上由多种纳米尺寸金属微粒组成的产品。本专利技术第二个具体实施方式的目的为通过本披露方法制备的纳米尺寸金属微粒。附图说明图1示出根据本专利技术的方法制备的具有约100nm平均直径的Ag微粒。图2示出根据本专利技术的方法制备的具有约150nm平均直径的Ag微粒。图3示出根据本专利技术的方法制备的具有约1000nm平均直径的Ag微粒。图2示出根据本专利技术的方法制备的具有约40nm平均直径的Au微粒。具体实施例方式本专利技术的第一个优选实施方式涉及用于形成纳米尺寸金属微粒的方法，包括(i)将多种金属沉淀分散到适合的溶剂中，每种金属沉淀包括至少一种金属化合物，以及(ii)将有效量的至少一种过氧化物加入溶剂，以在溶剂中形成基本上由多种纳米尺寸金属微粒组成的产品。根据优选的具体实施方式，本专利技术的目的为用于形成悬浮于纯溶剂如水、低级烷醇，诸如甲醇、乙醇和异丙醇以及低级烷基取代芳香烃，诸如甲苯和各种二甲苯(如o-甲苯、m-甲苯和p-甲苯)中的纳米尺寸金属微粒的方法。根据本专利技术，不需要附加的分离和清洗工艺。这样用于制备悬浮于纯溶剂中的纳米尺寸微粒的工艺通常包括通过金属沉淀和过氧化物如过氧化氢之间的反应，合成纳米尺寸金属微粒。任选地，本专利技术的方法包括至少含有一种金属化合物的金属沉淀的合成。根据本专利技术的一些优选实施方式，金属沉淀包括至少一种金属化合物，该金属化合物选自由金属草酸盐、金属硫化物、金属硫酸盐、金属氧化物、金属氢氧化物、金属硝酸盐以及金属碳酸盐组成的组。也可以使用包含两种或多种上述金属化合物的沉淀。优选地，该金属化合物包括至少一种贵重金属。贵重金属的例子包括但不限于铼(Re)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)和金(Au)。另外，在本专利技术披露的方法中，可以使用两种或多种贵重金属的组合物。作为替换方式，可以使用其他可热分解的金属化合物。这类可热分解的金属化合物是本领域技术人员熟知的。可热分解的金属化合物的例子包括但不限于含有镓(Ga)、砷(As)、铅(Pb)、镍(Ni)、铁(Fe)、铬(Cr)、钴(Co)、钒(V)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)以及钡(Ba)的化合物。另外，在本专利技术披露的方法中，可以使用两种或多种可热分解的金属化合物的组合物。作为替换方式，在实施本专利技术的方法时，可以使用至少一种贵重金属化合物和至少一种其他可热分解的金属化合物的组合物。根据本专利技术的一些优选的实施方式，通过碱与金属离子源反应制备金属沉淀。金属离子优选为贵重金属离子。适合的金属离子源在本领域是已知的。例如，可以通过将金属盐溶解于溶剂中而制成包含金属盐的溶液。这些金属盐是可以购买得到和/或根据本领域已知的方法和技术可以制备的。例如，通过将AgNO3溶解于水而制得包含Ag离子的溶液。根据本专利技术，适合的碱为那些与金属离子形成金属沉淀的碱。适合的碱可以通过本领域普通技术人员使用本领域已知的方法和技术凭经验确定。适合的碱包括但不限于草酸盐、碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物以及它们的组合物。例如，通过在含有金属离子的溶液中溶解适合的盐来提供碱。这类盐优选的例子包括但不限于NaOH、NH4OH、Na2CO3、K2CO3、CaCO3、Cs2CO3、(NH4)2CO3等。这些盐是可以购买和/或根据本领域已知的方法和技术制备的。根据本专利技术的方法，可以使用任何适合的溶剂制备金属沉淀。适用的溶剂的例子包括但不限于水；低级烷醇，诸如甲醇、乙醇和/或异丙醇；低级烷基取代芳香烃，诸如甲苯和/或各种二甲苯；以及它们的混合物。在本专利技术其他优选的实施方式中，溶剂包含至少一种表面活性剂和/或润湿剂。适合的表面活性剂和润湿剂在本领域是已知的。在形成金属沉淀之后，优选将沉淀剂从溶剂中分离，并用溶剂例如蒸馏水清洗。使用本领域已知的方法和技术，例如离心分离和过滤，能将沉淀与溶剂分离。在本专利技术其他优选的实施方式中，沉淀用溶剂例如水清洗多次。根据本专利技术的一些优选的实施方式，声波处理该金属沉淀，优选在少量溶剂中进行。适合的声波处理时间通过本领域普通技术人员的经验来确定。每100mg金属含量的金属沉淀优选地声波处理1至20分钟，更优选地为3至15分钟，还更优选地为5至10分钟，以及最优选地为每100mg金属含量声波处理10分钟。尽管优选使用超声波进行声处理，本领域已知的任何适合的声处理方法都可以被采用。为了形成纳米尺寸金属微粒，首先将金属沉淀分散于适合的溶剂内。适合的溶剂包括但不限于水；低级烷醇，诸如甲醇、乙醇和/或异丙醇；低级烷基取代芳香烃，诸如甲苯和/或各种二甲苯；以及它们的混合物。沉淀与溶剂的比例优选为约100mg的金属含量对应约0.010至3.0升的溶剂。在本专利技术的其他优选的实施方式中，溶剂的温度高于室温，优抗为50℃至100℃。在将金属沉淀分散到适合溶剂中之后，将适合的过氧化物例如过氧化氢加入至含有金属沉淀的溶剂中。将有效量的过氧化物加至溶剂内，在溶剂中形成基本上由多种纳米尺寸金属微粒组成的产品。作为优选，为每100mg金属含量加入过氧化物的量为2ml至100ml，更优选5ml至70ml，还更优选7ml至50ml，最优选每100mg金属含量10ml至30ml。过氧化物的量取决于、至少部分取决于所使用的金属沉淀的量和反应容器的尺寸。通常，当金属沉淀的量增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成纳米尺寸金属微粒的方法，包括：（ｉ）将多种金属沉淀分散于适合的溶剂中，每一种所述金属沉淀含有至少一种金属化合物；以及（ｉｉ）将有效量的至少一种过氧化物加入所述溶剂，以便在所述溶剂中形成基本由多种纳米尺寸金属微粒组 成的产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金仁洙，金矼赫，李昌根，
申请(专利权)人：美国特线公司，东亚大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]