[发明专利]用于获得纳米铜颗粒的方法和这些颗粒的用途

说明书

本发明涉及铜纳米颗粒及其制备方法，包括以下步骤：在容器中将至少一种铜盐、铜氧化物或氢氧化铜溶解于蒸馏水中；在容器中将至少一种稳定剂溶解于蒸馏水中；将两种溶液在反应器中混合；添加初级络合剂；添加碱；添加消泡剂；添加至少一种还原剂，通过冷却到0℃‑25℃之间的反应温度同时维持搅拌来终止反应；添加至少一种抗氧化剂；添加至少一种次级络合剂；和熟化并洗涤混合物；本发明还涉及铜纳米颗粒的用途。

发明领域

本发明涉及用于获得铜纳米颗粒、特别是尺寸在10nm至200nm之间的铜纳米颗粒的方法。特别地，本发明涉及用于获得所述铜纳米颗粒的方法，所述方法使用少量的稳定剂、抗氧化剂和铜盐的抗衡离子，产生朝向NP的非球形形态的熟化，其最终呈现诸如双折射的光学性质。

具体地，描述了一种用于制造金属性NP的方法，该金属性NP对光在水中和在开放大气中的透射具有角度依赖性，其产生具有抗过早氧化的高电荷颗粒的悬浮液。

现有技术

在现有的参考文献中，描述了制备铜纳米颗粒的一些方法。其中，最为熟知的是多元醇法，水热处理法，两相中的合成，单一非极性相中的合成，和水相中的合成。

在2008年12月30日的专利申请US20100172997A的情况下，描述了金属性纳米颗粒的组合物、其制造方法及其用途，该方法通过将金属(1)转化为金属(O)以形成金属(O)的一种或多种金属性纳米颗粒。用一种或多种生物相容性稳定剂(壳聚糖)稳定一种或多种金属性纳米颗粒，以防止结块并使其容许生物医学应用。

在2008年7月24日的国际专利申请WO2010010569A中，提及了一种方法，该方法包括在稳定剂(壳聚糖，柠檬酸三钠)存在下制备金属性纳米颗粒(铜，金，银，铂，锌，镁，钛或合金)，其中将稳定剂与还原剂(二水合柠檬酸三钠，抗坏血酸，酪氨酸，肼)一起加入，并将金属性纳米颗粒加入到稻壳灰中，以获得附着有金属性纳米颗粒的稻壳灰。

专利申请US2010269635描述了用于制备金属性纳米颗粒的方法。在一方面，该发明的方法包括以下步骤：将包含碱和/或还原剂(例如，非多元醇还原剂)、多元醇和乙烯基吡咯烷酮聚合物的第一加热溶液，与包含金属前体的第二溶液混合，所述金属前体能够通过该多元醇被还原成金属。在另一方面，本发明的方法包括以下步骤：加热乙烯基吡咯烷酮聚合物的粉末；形成包含该粉末和多元醇的第一溶液；和将第一溶液与包含能够通过多元醇被还原为金属的金属前体的第二溶液混合。

在现有技术中描述的使用含水介质的方法中，观察到其全部主要使用铜盐I和II。虽然有些涉及使用聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP)作为稳定剂，但是没有使用聚氨基糖作为稳定剂或对于氧化的防护剂。通常，这些方法的工作浓度比本申请的方法中使用的浓度低2倍、5倍、10倍和最高达100倍，这驱动迫使采有机溶剂进行萃取。

从现有技术中可以看出，使用聚合物防护剂(聚(乙烯基吡咯烷酮)PVP)工作的方法必须在惰性气氛下进行。这些特定条件增加了制备纳米颗粒的成本，并使该方法的应用更加困难。

同样地，本发明的pH5、优选pH在5和12.5之间的范围，大于现有技术中报道的那些。这提供了合成参数调节的更大的通用性，和纳米颗粒在中等酸性或碱性介质中更高的化学稳定性。

通过环境友好的方法获得在环境条件下稳定的铜纳米颗粒(NP)的方法，成功地用具有相似性质但成本更低的金属性NP替代金或银纳米颗粒(NP)以用于商业应用。

在这些商业应用中，我们发现有电子和微电子中的布线、封装和电连接；用于触摸屏、电容式传感器、电磁干扰屏蔽的高性能透明导体，和使用NP或复合材料作为环境保护、纺织品和衣物、食品的杀菌剂，或具有基于该种类型材料的涂层的家用器械的制造。

附图简述

图1显示了用于获得本发明的铜纳米颗粒的方法的一般方案。