[发明专利]一种金属铋纳米粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种金属铋纳米粒的制备方法。

背景技术

铋对自然环境友好，对人体无害，作为可安全使用的“绿色金属”，除用于医药行业外，也广泛应用于半导体、超导体、阻燃剂、颜料、化妆品、化学试剂、电子陶瓷等领域，有取代铅、锑、镉汞等有毒重金属元素的潜力。

金属铋纳米粒具有较低的硬度，较低的熔点，良好的减磨、抗磨以及自修复性能，是一种性能优良的减磨修复添加剂。已报道的金属铋纳米粒的制备方法方法有液相分散法、化学还原法等，这些方法虽然制得了可分散的金属铋纳米微粒，但应用于工业生产存在生产成本过高的缺点。

原位表面修饰的方法虽然已经广泛应用于多种纳米粒的制备，但是到目前还未见有采用该方法制备铋纳米粒的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简便、成本低、产率高的金属铋纳米粒的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种金属铋纳米粒的制备方法，所述方法包括下述步骤：

(1)、将每10ml的铋离子浓度0.05～0.1mol/L的可溶性铋盐水溶液与20ml的修饰剂浓度0.05～0.3mol/L修饰剂有机溶液混匀，所述修饰剂为双烷基二硫代磷酸，烷基为C₄～C₂₂的烷基，修饰剂的有机溶液所用的有机溶剂为石油醚、正己烷、甲苯或氯仿中的一种；

(2)、然后向步骤(1)所得的混合液中加入10ml的还原剂得反应体系，所述还原剂为水合肼浓度1.2～3.6mol/L的水合肼溶液，或锡酸钠浓度0.1～0.4mol/L的锡酸钠碱性溶液；

(3)、将反应体系控温在50～80℃，搅拌回流反应1～4h，静止分层，弃去下层，取黑色有机相层，除去有机溶剂得黑色粉末即为金属铋纳米粒。

所述的步骤(3)中，除去有机溶剂的过程为减压蒸馏、洗涤、干燥，减压蒸馏的温度为60～100℃，真空度为0.05～0.08Mpa，时间为20～30min。

所述的步骤(3)中，搅拌转速为1350～2000r/min。

所述的步骤(2)中，所述锡酸钠碱性溶液由氯化亚锡与2～4mol/L的氢氧化钠溶液配制而成。

步骤(1)所述的铋盐为氯化铋、硝酸铋或硫酸铋中的一种。

所述的铋盐为氯化铋时，铋盐的水溶液中加入有氯化钠，其中氯化铋和氯化钠的摩尔比为1∶30～50。

本发明中所述的修饰剂双烷基二硫代磷酸(CnDDP)通式如下，其中m＝n＝4～22：

本发明涉及的还原反应主要为以下反应：

Bi³⁺+6OH^-+3[Sn(OH)₄]^2-＝2Bi↓+3[Sn(OH)₆]^2-

4Bi³⁺+12OH^-+3N₂H₄＝4Bi↓+3N₂↑+12H₂O

本发明制备方法原料廉价易得、工艺简便、成本低、产率较高，适合大规模的工业生产；本发明方法制备的金属铋纳米粒，尺度比较均匀，无明显硬团聚现象，可长期较为稳定的分散在多种有机介质(如石油醚、正己烷、甲苯、氯仿或液体石蜡等)中。

附图说明

图1：实例1制备的金属铋纳米粒的透射电子显微照片；

图2：实例2制备的金属铋纳米粒的透射电子显微照片；

图3：实例3制备的金属铋纳米粒的透射电子显微照片；

图4：实例4制备的金属铋纳米粒的透射电子显微照片；

图5：实例5制备的金属铋纳米粒的透射电子显微照片；

图6：实例6制备的金属铋纳米粒的透射电子显微照片；

图7：实例1制备的金属铋纳米粒的X-射线衍射图。

具体实施方式

以下以具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此：

实施例1