[发明专利]一种提纯铜纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料合成方法的技术领域，具体涉及一种铜纳米颗粒的提纯方法，特别涉及一种循环利用合成铜纳米颗粒过程中剩余的反应溶液作为提纯溶液，利用体系自身的反应提纯铜纳米颗粒的方法。

背景技术

近十年来，纳米材料催化性能研究一直是国内外研究者们关注的热点。与价格昂贵的贵金属相比，铜因为前驱物廉价，且具有较强的催化能力，逐渐成为了催化领域的新星。但是，铜纳米颗粒在催化或者存放过程中极容易被氧化，在其表面形成铜的氧化物层(包括氧化铜，氧化亚铜)，这些氧化层严重阻碍了铜纳米颗粒的催化活性和选择性。因此，因此铜纳米颗粒的提纯是其能够催化方面应用的重要环节。能够研究开发简易、环保、高效的铜纳米颗粒的提纯方法有着重要的应用价值。

与本发明相近的现有技术见文章为Marimuthu,A.,J.Zhang,and S.Linic.发表在Science339期，题为Tuning Selectivity in Propylene Epoxidation by Plasmon Mediated Photo-Switching of Cu Oxidation State利用金属的表面等离子共振原理实现氧化亚铜向铜的转变。但与本发明的原理全然不同，且不涉及到铜纳米颗粒的提纯。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，设计一种具有成本低、操作简单、节能环保、产物纯度高等优点的铜纳米颗粒提纯方法。

具体的技术方案如下。

一种提纯铜纳米颗粒的方法，过程是将被氧化的铜纳米颗粒或含有杂质的铜纳米颗粒加到提纯溶液中，铜纳米颗粒与提纯溶液的质量体积比为0.5～2.5g/L，放置于通风见光处陈化10～20天；陈化后离心分离，然后用去离子水和乙醇清洗，分散在乙醇中，烘干。

所述的提纯溶液，有效成分及其浓度分别为：25～60g/L的氯化物，0.10～0.46mol/L的葡萄糖或抗坏血酸，30～60g/L的柠檬酸盐，60～90g/L可溶性碳酸盐。

其中，所述的氯化物包括：氯化钾、氯化钠，其主要作用是提供大量的氯离子，在室温下促进歧化反应的进行；所述的可溶性碳酸盐包括：无水碳酸钠、无水碳酸钾，其主要作用是提供碱性条件，使得还原剂可以将歧化后的二价铜离子还原到一价铜离子再次进行歧化反应；所述的柠檬酸盐包括：二水合柠檬酸三钠、一水合柠檬酸钾，其主要作用是与二价铜离子生成络合物被还原为一价铜离子。

所述的烘干，可以是放置到60～80℃鼓风干燥箱中烘干。

离心剩余的液体可作为下一次提纯铜纳米颗粒的提纯溶液再次使用。

在放置陈化中，也可以进行搅拌，使陈化时间相应缩短。

本发明巧妙地利用在合成铜纳米颗粒过程中剩余的反应溶液，作为铜纳米颗粒的提纯溶液循环利用。本发明实施例1、2给出了液相湿化学还原法制备铜纳米颗粒的方法，其中的反应溶液成分，在本发明的提纯溶液的范围内。因此利用在合成铜纳米颗粒过程中剩余的反应溶液，作为铜纳米颗粒的提纯溶液能够循环利用。

本发明适用于催化或者存放过程中被氧化的铜纳米颗粒的提纯，也适用于因反应不完全包含杂质的铜纳米颗粒再次提纯。本发明具有成本低、操作简单、节能环保、产物纯度高等优点，且具有一定普适性。

附图说明

图1是根据实施例1，正常还原剂用量制得的4号样品在空气中放置0、2、4个月的X光衍射图谱。

图2是根据实施例1，1号样品及其静止陈化1天、2天、3天、6天、10天、15天产物的X射线衍射图谱。

图3是根据实施例2，2、3号样品进行X射线衍射测量所得图谱。

图4是根据实施例1和3，提纯后的铜纳米颗粒作用下P-硝基苯酚紫外吸收光谱随时间的变化图。

图5是根据实施例3，4号样品作用下P-硝基苯酚紫紫外外吸收光谱随时间的变化图。

图6是根据实施例3，提纯后的铜纳米颗粒和4号样品催化P-硝基苯酚浓度自然对数差随时间的变化曲线(其斜率为反应速率常数)。

图7是根据实施例4，5号样品以及处于提纯溶液环境中不同时间(3天，5天，10天)产物的X射线衍射图谱。

图8是根据实施例5，6号样品和其提纯后的样品进行X光衍射测量对比图谱。

图9是根据实施例6，7号样品和其提纯后的样品进行X光衍射测量对比图谱。

具体实施方式

实施例1因还原剂不足条件下包含氧化物的铜纳米颗粒的提纯(1)