[发明专利]一种制备金属铜纳米粒子的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用液相还原法制备金属铜纳米粒子，属于纳米技术领域。 

背景技术：

纳米铜粒子由于其特殊的物理和化学性质而受到越来越多的关注，被广泛应用于催化、光电子学、信息储存、磁流体及润滑等领域。特别是纳米铜粒子是一种优良的润滑油添加剂，工作时，纳米铜粒子与固体表面相结合，形成超光滑的保护层膜，同时填塞划痕，大幅度降低摩擦和磨损，大幅度提高润滑油的润滑能力和效果。 

已经报导的金属铜纳米粒子的制备方法很多，特别是液相还原法制备金属铜纳米粒子具有成本低、投资小，产量大等优点。目前液相还原法制备纳米金属铜粉主要采用NaBH₄或N₂H₄为还原剂，前者价格较贵，后者耗量过大，这些都成为金属铜纳米粒子生产成本偏高的原因之一。 

发明内容：

本发明的目的是寻找一种简单方便，成本低廉的液相还原制备金属铜纳米粒子的新方法。 

Cu(OH)₂+Na₂S₂O₄+2NaOH＝Cu+2Na₂SO₃+2H₂O  Δ_rG_m^θ(298K)＝-173.7kJ/mol 

根据上述反应，本发明采用连二亚硫酸钠为液相还原制备金属铜纳米粒子的还原剂，在碱性条件下还原氢氧化铜直接得到单质铜，采用十二烷基硫酸钠为分散剂，使还原产物铜为纳米粒子。 

本发明的技术方案是：取铜盐(硫酸铜、氯化铜或硝酸铜)加水溶解成10-30％水溶液，加入铜盐质量3-10％的十二烷基硫酸钠搅拌溶解，加入铜盐物质的量的4.05-4.2倍的NaOH固体，充分搅拌均匀，再加入铜盐物质的量的1.05-1.2倍的连二亚硫酸钠，在40-90℃搅拌10-30分钟，反应物过滤，用蒸馏水洗涤过滤三次，再用1∶1无水乙醇与丙酮溶液洗涤过滤二次，80℃真空干燥得到金属铜纳米粒子产品。 

具体实施方式：

实例1 

称取CuSO₄·5H₂O 50g和十二烷基硫酸钠5g，加水480ml搅拌溶解，加入NaOH固体33.6g充分搅拌10分钟，再加入连二亚硫酸钠固体35g，水浴加热保持40-50℃搅拌30分钟。反应物过滤，用蒸馏水洗涤过滤三次，再用1∶1无水乙醇与丙酮溶液洗涤过滤二次，80℃真空干燥得到金属铜纳米粒子产品。经测试产品为铜纯相，粒径30nm。。 

实例2 

称取CuCl₂·2H₂O 100g和十二烷基硫酸钠6g，加水450ml搅拌溶解，加入NaOH固体95g充分搅拌10分钟，再加入连二亚硫酸钠固体95g，水浴加热保持60-70℃搅拌20分钟。反应物过滤，用蒸馏水洗涤过滤三次，再用1∶1无水乙醇与丙酮溶液洗涤过滤二次，80℃真空干燥得到金属铜纳米粒子产品。经测试产品为铜纯相，粒径50nm。。 

实例3 

称取Cu(NO₃)₂·3H₂O 200g和十二烷基硫酸钠6g，加水550ml搅拌溶解，加入NaOH固体136g充分搅拌10分钟，再加入连二亚硫酸钠固体128g，水浴加热保持80-90℃搅拌10分钟。反应物过滤，用蒸馏水洗涤过滤三次，再用1∶1无水乙醇与丙酮溶液洗涤过滤二次，80℃真空干燥得到金属铜纳米粒子产品。经测试产品为铜纯相，粒径90nm。