[发明专利]用于生产金属纳米颗粒的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年7月6日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2006-0063645号的优先权，将其全部披露内容以引用方式并入本申请中作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于生产金属纳米颗粒的方法，更具体地涉及一种用于生产金属纳米颗粒的方法，通过该方法利用金属催化剂在在水基中可以将单一金属、金属合金或金属氧化物等的纳米颗粒合成到高浓度。

背景技术

生产金属纳米颗粒的方法包括化学合成方法、机械生产方法和电生产方法。对于用机械力进行研磨的机械生产方法，杂质的不可避免的混入使得难于合成高纯度的颗粒，并且不可能形成均匀的纳米级尺寸的颗粒。此外，基于电解的电生产方法具有长的生产时间和低浓度以及因此的低效率的缺点。化学合成法可以被主要分成汽相法和液相法。利用等离子体或机械蒸发的汽相法需要昂贵的设备，所以主要使用液相法，通过该方法可以以低成本合成均匀的颗粒。

通过液相法生产金属纳米颗粒的方法主要可分成水基法和非水基法。

尽管非水基法允许获得均匀的颗粒尺寸，但是颗粒尺寸只有几个纳米，使得当合成金属纳米颗粒如铜等时，为了防止氧化，需要其他形式的表面处理，如抗氧化涂层。

另一方面，对于水基法，颗粒的分布相对较大，但是由于颗粒尺寸以几十个纳米为起点，所以与非水基法相比较，氧化速度是非常慢的。因此，就不需要如在非水基法情形下的特殊抗氧化处理。

然而，对于水基法，难以以高浓度合成金属纳米颗粒。高浓度合成在合成纳米颗粒时是重要的，因为合成的纳米颗粒的浓度越高，每批得到的纳米颗粒的数量就越大，这允许低成本和较少的废物，从而使得环境友好的过程和高效的大规模生产成为可能。

因此，有必要去研发出新的利用水基法将纳米颗粒合成到高浓度的方法。

发明内容

本发明的一方面提供了一种用来生产金属纳米颗粒的方法，通过该方法，利用金属催化剂在水基中可以将纳米颗粒合成到高浓度。

本发明的一个方面提供了一种用来生产金属纳米颗粒的方法，其包括：制备包含帽化分子(capping molecule)、金属催化剂、还原剂，和有机溶剂的混合溶液；将金属前体加入到该混合溶液中并升温至预定温度和搅拌；以及降低该混合溶液的温度并生产纳米颗粒。

这里，所述金属前体可以是包含选自由由铜、银、镍、铁、金、铂、钯、锌、钛及其合金组成的组中的任何一种的化合物。在一个实施方式中，选自由Cu(NO₃)₂、CuCl₂、CuSO₄、(CH₃COO)₂Cu和C₅H₇CuO₂组成的组的铜前体可以用作该金属前体。按每100重量份的有机溶剂计，该金属前体的含量可以是0.001-50重量份。

该金属催化剂可以是具有比纳米颗粒的金属的标准还原电位低的金属。例如，当生产铜或氧化铜纳米颗粒时，选自由锌、铁、锡、铅和铝组成的组的金属粉末可以用作金属催化剂。按每100重量份的有机溶剂计，该金属催化剂的含量为0.01-50重量份。

该帽化分子可以是选自由聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP)、聚乙烯醇、多酸及其衍生物、巯基烷羧酸酯(或盐)、以及羟苯甲酸组成的组的一种或多种聚合物。这里，多酸包括选自由聚(丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸)、聚(马来酸-共-丙烯酸)、以及聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)组成的组的任意一种或多种，并且所述衍生物包括选自由所述多酸的钠盐、钾盐和铵盐组成的组的任意一种或多种。按每100重量份的有机溶剂计，该帽化分子的含量是10-80重量份。

该还原剂可以是选自由氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、肼(N₂H₄)、磷酸氢钠、葡萄糖、抗坏血酸、单宁酸、二甲基甲酰胺、硼氢化四丁铵、硼氢化钠(NaBH₄)、以及硼氢化锂(LiBH₄)组成的组的任意一种或多种。按每100重量份的有机溶剂计，该还原剂的含量为0.001-50重量份。

该有机溶剂可以是选自由水、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、二丙二醇、甘油、己二醇、丁二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1，2-戊二醇、1，2-己二醇及其混合物组成的组的任意一种或多种。