一种纳米铜颗粒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米铜颗粒的制备方法，该方法先以苯环为核的树枝状化合物为模板剂与铜盐混合搅拌，利用树枝状化合物中存在的多个氨基的强配位作用，使Ｃｕ↑［２＋］在树枝状化合物的空腔内部与外部络合，然后用还原剂还原，使二价铜转变为零价铜。本发明专利技术由于使用以苯环为核的树枝状化合物为模板剂，因此解决了现有液相还原法不能制得粒径小、分散性好的纳米铜颗粒的难题，实现了以液相还原法制得平均粒径在２～５ｎｍ、分散性好的均匀球状纳米铜颗粒。而且，本发明专利技术的制备方法简单、原料易得、成本低廉、条件温和、对设备的要求低及生产过程环保、副产物无公害，可大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于纳米金属材料
技术背景由于纳米铜颗粒在光学、磁学、热学、电子、传感器和催化方面具有特殊性 能，因此其可广泛应用于各种领域，例如在高效催化剂、导电浆料、高导电率、 高比强度合金和固体润滑剂等方面。目前制备纳米铜的方法很多，例如气相蒸发法、等离子体法、Y射线辐照一水热结晶联合法、机械化学法、超声波化学 法、电子束照射法、光催化分解法、电解法、溶胶一凝胶法、反相微乳液法、 微波辐照合成法、超临界萃取法、热分解法等。这些制备方法有些技术要求高、 设备昂贵，有些工艺复杂、对环境污染较大，有些需要较长的反应时间、较高 的温度和压力以及特殊的反应装置，致使生产成本较高。近年来，制备纳米铜 的方法较为活跃的是液相还原法，但现有的液相还原法制备工艺所得的纳米铜 颗粒粒径较大，粒径分布较宽，所得产物易团聚，难于广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术所存在的缺陷，提供一种操作简便、低成 本及环保的纳米铜颗粒的制备方法，解决液相还原法不能制得粒径小、分散性 好的纳米铜颗粒的难题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的纳米铜颗粒的制备方法，属于液相还原法，具体步骤如下a) 配制模板剂将以苯环为核的聚酰胺-胺类树枝状聚合物加入蒸馏水中， 在15 ~ 3(TC搅拌使其完全溶解；b) 配制铜盐溶液将铜盐化合物加入蒸馏水中，在15-30。C搅拌使其完全c) 在15 ~ 30°C ，将上述配制的铜盐溶液逐滴滴加到上述配制的模板剂中，滴毕，继续搅拌1 2小时，其中铜盐与模板剂的摩尔比为(16: 1) (4: 1);d) 在15 3(TC，将现配的复氢化合物类还原剂溶液快速加入步骤c)所得的 混合溶液中，剧烈搅拌20 40分钟，其中还原剂与铜盐的摩尔比为(4: 1)~(2: 1);e) 过滤，用蒸馏水与无水乙醇分别洗涤各3次，即得目标产物。 所述以苯环为核的聚酰胺-胺类树枝状聚合物优选其的第四代产品(4G)、第五代产品(5G)或第六代产品(6G)。 所述铜盐化合物优选硫酸铜。 所述复氢化合物类还原剂优选硼氢化钠。本专利技术先以苯环为核的树枝状化合物为模板剂与铜盐混合搅拌，利用树枝 状化合物中存在的多个氨基的强配位作用，使012+在树枝状化合物的空腔内部 与外部络合，然后用还原剂还原，使二价铜转变为零价铜，可表示为DT + Cu2+--DT-Cu2+; DT-Cu"+还原剂——Cu(O),其中DT表示以苯环为核的树枝状化合物。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1) 本专利技术由于使用以苯环为核的树技状化合物为模板剂，因此解决了现有 液相还原法不能制得粒径小、分散性好的纳米铜颗粒的难题，实现了以液相还 原法制得平均粒径在2 5nm、分散性好的均勻球状纳米铜颗粒。2) 本专利技术的制备方法简单、原料易得、成本低廉、条件温和、对设备的要 求低及生产过程环保、副产物无公害，可大规模工业化生产。附图说明图1为实施例1所制备的纳米铜颗粒的透射电镜照片； 图2为实施例4所制备的纳米铜颗粒的透射电镜照片； 图3为实施例5所制备的纳米铜颗粒的透射电镜照片； 图4为实施例6所制备的纳米铜颗粒的透射电镜照片； 图5为实施例8所制备的纳米铜颗粒的透射电镜照片； 图6为以苯环为核的聚酰胺-胺类树技状聚合物的第四代产品(4G)的化 学结构式；图7为以苯环为核的聚酰胺-胺类树枝状聚合物的第五代产品(5G)的化 学结构式；图8为以苯环为核的聚酰胺-胺类树枝状聚合物的第六代产品(6G)的化学结构式。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，其目的仅在于更好理解本专利技术的 内容而非限制本专利技术的保护范围。 实施例1本实施例提供的纳米铜颗粒的制备方法，具体步骤如下a) 配制模板剂将以苯环为核的聚酰胺-胺类树枝状聚合物的第四代产品 (4G) 0.02562g加入10ml二次蒸馏水中，在15 ~ 3CTC搅拌使其完全溶解，得到0.5mmol/L溶液；b) 配制铜盐溶液将0.02g CuSCV5H2O加入10ml二次蒸馏水中，在15~30 'C搅拌使其完全溶解，得到8mmol/L溶液；c) 在15 3(TC，将上述配制的铜盐溶液逐滴滴加到上述配制的模板剂中， 滴毕，继续搅拌1 2小时，其中铜盐与模板剂的摩尔比为16: 1;d) 在15 3(TC,将0.012gNaBH4加入10ml二次蒸馏水中，现配32mmol/L的 硼氢化钠溶液，配好后快速加入步骤c)所得的混合溶液中，剧烈搅拌30分钟，其 中还原剂与铜盐的摩尔比为4: 1;e) 过滤，用蒸馏水与无水乙醇分别洗涤各3次，即得目标产物。如图1所示，本实施例所制备的纳米铜颗粒为分散性好、无团聚、平均粒 径在4.9 nm的均匀球状纳米颗粒。 实施例2本实施例提供的纳米铜颗粒的制备方法，具体步骤如下a) 配制模板剂将以苯环为核的聚酰胺-胺类树枝状聚合物的第四代产品 (4G) 0.02562g加入10ml二次蒸馏水中，在15 ~ 3(TC搅拌使其完全溶解，得到0.5mmol/L溶液；b) 配制铜盐溶液将0.02g CuSO4'5H2O加入10ml二次蒸馏水中，在15~30 'C搅拌使其完全溶解，得到8mmol/L溶液；c) 在15 3(TC，将上述配制的铜盐溶液逐滴滴加到上述配制的模板剂中， 滴毕，继续搅拌1 2小时，其中铜盐与模板剂的摩尔比为16: 1;d) 在15 3(TC，将O.OO6gNaBH4加入lOml二次蒸馏水中，现配16mmol/L的 硼氢化钠溶液，配好后快速加入步骤c)所得的混合溶液中，剧烈搅拌30分钟，其 中还原剂与铜盐的摩尔比为2: 1;e) 过滤，用蒸馏水与无水乙醇分别洗涤各3次，即得目标产物。 本实施例所制备的纳米铜颗粒为分散性好、无团聚、平均粒径在4.7nm的均勻球状纳米颗粒。 实施例3本实施例提供的纳米铜颗粒的制备方法，具体步骤如下a) 配制模板剂将以苯环为核的聚酰胺-胺类树技状聚合物的第四代产品 (4G) 0.02562g加入10ml二次蒸馏水中，在15 ~ 3(TC搅拌使其完全溶解，得到0.5mmol/L溶液；b) 配制铜盐溶液将0.01g CuSO4'5H2O加入10ml二次蒸馏水中，在15~30 。C搅拌使其完全溶解，得到4mmol/L溶液；c) 在15 3(TC，将上述配制的铜盐溶液逐滴滴加到上述配制的模板剂中， 滴毕，继续搅拌1 2小时，其中铜盐与模板剂的摩尔比为8: 1;d) 在15 30。C，将0.006gNaBH4加入10ml二次蒸馏水中，现配16mmol/L的 硼氢化钠溶液，配好后快速加入步骤c)所得的混合溶液中，剧烈搅拌30分钟，其 中还原剂与铜盐的摩尔比为4: 1;e) 过滤，用蒸馏水与无水乙醇分别洗涤各3次，即得目标产物。 本实施例所制备的纳米铜颗粒为分散性好、无团聚、平均粒径在4.3nm的均匀球状纳米颗粒。 实施例4本实施例提供的纳米铜颗粒的制备方法，具体步骤如下a) 配制模板剂将以苯环为核的聚酰胺-胺类树技状聚合物的第四代产品 (4G) 0.02562g加入10ml二次蒸馏水中，在15 ~ 3(TC搅拌使其完全溶解，得到0.5mmol/L溶液；b) 配制铜盐溶液将0.005gCuSO45H2O加入10ml二次蒸馏水中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米铜颗粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下具体步骤：ａ）配制模板剂：将以苯环为核的聚酰胺－胺类树枝状聚合物加入蒸馏水中，在１５～３０℃搅拌使其完全溶解；ｂ）配制铜盐溶液：将铜盐化合物加入蒸馏水中，在１５～３０℃搅 拌使其完全溶解；ｃ）在１５～３０℃，将上述配制的铜盐溶液逐滴滴加到上述配制的模板剂中，滴毕，继续搅拌１～２小时，其中：铜盐与模板剂的摩尔比为（１６∶１）～（４∶１）；ｄ）在１５～３０℃，将现配的复氢化合物类还原剂溶液快速加入 步骤ｃ）所得的混合溶液中，剧烈搅拌２０～４０分钟，其中：还原剂与铜盐的摩尔比为（４∶１）～（２∶１）；ｅ）过滤，用蒸馏水与无水乙醇分别洗涤各３次，即得目标产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕平，金磊，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31[]