專(zhuān)利名稱(chēng)：一種催化劑納米銅顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域，尤其是用作催化劑的納米銅顆粒的制備方法。
背景技術(shù)：
納米銅顆粒在制造高級(jí)潤(rùn)滑油、導(dǎo)電膠、清潔能源催化材料等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。特別是作為催化劑，銅基催化劑是石油化工和氮肥工業(yè)中應(yīng)用的主要催化劑，如CO、CO2加氫合成甲醇、選擇性加氫合成等。納米尺度顆粒的表面原子占了較大比例，具有大比表面積、高表面能、催化活性位多等特性，納米效應(yīng)大大提升了催化材料的性能(如催化活性、催化選擇性等)。因此高質(zhì)量納米銅顆粒的制備具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
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國(guó)內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展了多種合成納米銅顆粒的方法。如美國(guó)Iittelton公司將銅化合物真空蒸發(fā)后用氫還原，得到粒徑1-8微米的銅粉(US4204968)。銅離子可用硼氫化鈉、肼、抗壞血酸、甲基吡啶等作還原劑，北京化工大學(xué)袁偉等人在液相中以連二亞硫酸鈉為還原劑，制備了分散性好的納米銅顆粒(中國(guó)專(zhuān)利97100501.X)。浙江大學(xué)李宗全等人以肼還原硝酸銀和硝酸銅混合液，制備了納米銀銅合金顆粒(中國(guó)專(zhuān)利98110691.9)。河南大學(xué)劉維民等人通過(guò)含硫代磷酸酯有機(jī)物為修飾劑與醋酸銅反應(yīng)，以肼為還原劑制得納米銅顆粒(中國(guó)專(zhuān)利01135662.6)。中科院蘭州化學(xué)物理研究所陳建敏等人以硼氫化鈉為還原齊U，輔以表面活性劑CTAB，與硝酸銅乙醇水溶液作用，生成分散性好的納米銅顆粒(中國(guó)專(zhuān)利200610104573.4)。三星電機(jī)株式會(huì)社混合銅前驅(qū)(硝酸銅、乙酸銅、乙二胺銅等)和胺化合物，加熱條件下反應(yīng)，經(jīng)醇溶劑沉淀獲得納米銅顆粒(中國(guó)專(zhuān)利200710145582.2)。上海大學(xué)周瑞敏等人以硫酸銅為原料，通過(guò)電子加速器產(chǎn)生的電子束輻照電離水溶液產(chǎn)生具有還原性粒子和自由基，輔以親水性的表面活性劑聚乙烯醇(PVA)來(lái)控制晶核生長(zhǎng)速度，制得納米尺度銅顆粒(中國(guó)專(zhuān)利200410015791. I)。除了采用氣相還原，制備納米銅顆粒大多采用液相還原法，由于其在水相中不穩(wěn)定，常輔以表面活性劑，帶來(lái)制備工藝較復(fù)雜，后處理工作較多的不足。因此，開(kāi)發(fā)一種水相反應(yīng)、工藝簡(jiǎn)單的高質(zhì)量催化劑納米銅顆粒的制備方法具有重要的實(shí)際價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水相制備高質(zhì)量納米銅顆粒的方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明制備納米銅顆粒，以鹵化鈉為礦化劑，以葡萄糖為還原劑，一價(jià)銅離子在水熱條件下還原反應(yīng)生成銅納米顆粒?！獌r(jià)銅離子選用分析純無(wú)機(jī)鹽,如氯化亞銅CuCl、溴化亞銅CuBr等，鹵化鈉為分析純溴化鈉、氟化鈉等，葡萄糖為分析純?cè)噭?。上述反?yīng)物的濃度應(yīng)控制在一定范圍，濃度過(guò)高產(chǎn)物易發(fā)生團(tuán)聚。水熱反應(yīng)的溫度控制在120-220攝氏度內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間控制在5_20小時(shí)內(nèi)，升溫過(guò)程和降溫過(guò)程可控制在1-10小時(shí)內(nèi)。
反應(yīng)結(jié)束，生成的納米顆?？赏ㄟ^(guò)離心分離，除去上層溶液，再用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，除去未作用的反應(yīng)物和雜質(zhì)，有機(jī)溶劑洗滌可減少團(tuán)聚，加快產(chǎn)物的干燥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)水相反應(yīng)，工藝簡(jiǎn)單，制備的納米銅顆粒為結(jié)晶態(tài)、純度高、粒徑分布窄(平均粒徑為30-50 nm)。本發(fā)明在制造高級(jí)潤(rùn)滑油、導(dǎo)電膠、清潔能源催化材料等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。


圖I是平均粒徑為36 nm的納米銅顆粒的粉末X射線(xiàn)衍射圖(下)和金屬銅的模擬粉末X射線(xiàn)衍射圖(上)，未出現(xiàn)其它雜相，；圖2是平均粒徑為36nm的納米銅顆粒的透射電子顯微照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)例I :把20.0 mg氯化亞銅、50. O mg溴化鈉、50. O mg葡萄糖溶于15. O ml去離子水中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在180°C反應(yīng)10小時(shí)后，所得沉淀經(jīng)離心分離，用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，干燥后得到紅色粉末。如圖I所示產(chǎn)物經(jīng)X射線(xiàn)粉末衍射分析為金屬銅，圖2可知其為粒徑分布窄、分散度好的納米銅顆粒，平均粒徑約為36nm。實(shí)例2:把20. O mg氯化亞銅、50. O mg溴化鈉、50. O mg葡萄糖溶于15. O ml去離子水中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在180°C反應(yīng)20小時(shí)后，所得沉淀經(jīng)離心分離，用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，干燥后得到紅色粉末。制得分散度好、平均粒徑約為42 nm的納米銅顆粒。實(shí)例3:把20. O mg氯化亞銅、30. O mg氟化鈉、50. O mg葡萄糖溶于15. O ml去離子水中，攪拌均勻，置于40ml的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在160°C反應(yīng)10小時(shí)后，所得沉淀經(jīng)離心分離，用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌，干燥后得到紅色粉末。制得分散度好、平均粒徑約為37 nm的納米銅顆粒。
權(quán)利要求
1.一種催化劑納米銅顆粒的水相制備方法，以鹵化鈉為礦化劑，以葡萄糖為還原劑，一價(jià)銅離子在水熱條件下還原反應(yīng)生成納米銅顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，一價(jià)銅離子選用分析純無(wú)機(jī)鹽，如氯化亞銅CuCl、溴化亞銅CuBr等，鹵化鈉為分析純溴化鈉NaBr、氟化鈉NaF等，葡萄糖為分析純?cè)噭?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，水熱反應(yīng)的溫度控制在120-220攝氏度內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間控制在5-20小時(shí)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種催化劑納米銅顆粒的水相制備方法。本發(fā)明制備用于催化劑的納米銅顆粒，以鹵化鈉為礦化劑，以葡萄糖為還原劑，一價(jià)銅離子在水熱條件下還原反應(yīng)生成納米銅顆粒。本發(fā)明為水相反應(yīng)、工藝簡(jiǎn)單，制得的催化劑納米銅顆粒為結(jié)晶態(tài)、純度高、粒徑分布窄(平均粒徑為30-50nm)。
文檔編號(hào)B22F9/24GK102962468SQ20111025794
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者周有福, 洪茂椿, 江飛龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所