專利名稱：一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單質(zhì)金屬銅納米材料的制備方法，具體涉及一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法。
背景技術：
銅是唯一能大量天然產(chǎn)出的金屬，存在于各種礦石中；它在有色金屬材料領域的消費中僅次于鋁。金屬銅納米材料作為重要的工業(yè)原料，代替貴金屬粉末在制作高級潤滑油、導電漿料、高效催化劑等方面可大大降低工業(yè)成本，有著廣闊的應用前景。因此，近年來對金屬銅納米材料的研究已經(jīng)引起了國內(nèi)外的廣泛關注。目前，制備金屬納米材料的方法很多，主要有Y射線輻射法、物理氣相沉積法、微乳液法、高能球磨法、溶膠-凝膠法、電解法等，但是，這些方法存在成本高，能耗大，生產(chǎn)復雜，產(chǎn)品易團聚，流動性差，很難滿足電子導電漿料、潤滑油及粉末冶金等行業(yè)的要求的缺點。近年來，水熱法由于具有操作簡單、成本低、能耗小、產(chǎn)品粒徑可控等優(yōu)點，已成為目前制備金屬納米材 料最常用的方法。但是，至今尚未有文獻報道僅通過水熱法就能夠可控制備多種形貌的金屬銅納米材料，尤其是網(wǎng)狀的納米帶這種獨特的形貌，至今還未見任何文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，以達到通過控制反應溫度、反應時間、表面活性劑用量、還原劑用量等參數(shù)，可以選擇性地合成具有不同尺寸或形貌的金屬銅納米材料的目的。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液，加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，充分攪拌，得到混合溶液；
(2)將水合肼逐滴滴加入上述混合溶液中，充分攪拌，轉(zhuǎn)移至反應釜中，密封，置于5(Tl80°C的烘箱中反應I 30 h ；
(3)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗，然后真空干燥，或者直接貯存在含有微量水合肼的無水乙醇中，即得成品。進一步地，所述的步驟(I)中270mL濃度為0.026 mol/L的溶液添加0.2^3 g的
表面活性劑。所述的步驟(2)中水合肼濃度為98%，270mL濃度為0.026 mol/L的溶液滴加2 15mL的水合肼。本發(fā)明方法可選擇性地合成粒徑可控或具有不同形貌的金屬銅納米材料，在表面活性劑輔助下，于反應釜中，通過水熱反應，以二水合二氯化銅為銅源、水合肼為還原劑，通過控制反應溫度、反應時間、表面活性劑用量、還原劑用量，一步就可以選擇性地制備出具有不同尺寸或不同形貌的金屬銅納米材料(如納米粒子、納米正方體、帶狀等一維結(jié)構材料)，可直接在空氣中合成、無需氮氣或惰性氣體保護，經(jīng)濟環(huán)保，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，利用本發(fā)明方法制備得到的金屬銅納米材料，粒度可控，粒徑分布窄，具有多種形貌，選擇性高、重復性好，可應用于催化、潤滑油、導電漿料等諸多領域。將利用本發(fā)明方法制得的金屬銅納米材料通過以下手段進行結(jié)構表征:純度采用Bruker D8 X-射線衍射儀(XRD)進行分析(Cu Ka);形貌采用JEOL JSM6700F場發(fā)射掃描電子顯微鏡和JEOL JEM2100F透射電子顯微鏡表征。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(1)合成過程環(huán)境友好、無污染；
(2)制備工藝簡單、成本低、過程容易控制，因此，易于大規(guī)模生產(chǎn)；
(3 )產(chǎn)品的結(jié)構形貌豐富、選擇性高、重復性好。


圖1是實施例1得到的金屬銅納米材料的X-射線衍射(XRD) 圖2是實施例1得到的金屬銅納米材料的透射電子顯微鏡(TEM)照片；
圖3是實施例2得到的金屬銅納米材料的透射電子顯微鏡(TEM)照片；
圖4是實施例3得到的金屬銅納米材料的透射電子顯微鏡(TEM)照片；
圖5是實施例4得到的金屬銅納米材料的掃描電子顯微鏡(SEM)照片；
圖6是實施例5得到的金屬銅納米材料的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
具體實施例方式實施例1
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液；
(2)將2g十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將5mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于100°C的烘箱中反應10 h ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥；
(6)取干燥過的樣品進行相態(tài)和形貌表征。XRD圖譜表明其具有FCC相，且純度非常高(見圖1);透射電子顯微鏡觀測表明，所得產(chǎn)物為金屬銅納米顆粒，直徑約為4(T45 nm (見圖2)。實施例2
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(I)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270 mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液； (2)將2 g十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3 )將5 mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2 )所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于75°C的烘箱中反應10 h ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥；
(6)取干燥過的樣品進行形貌表征。透射電子顯微鏡觀測表明，所得產(chǎn)物為金屬銅納米立方體，直徑約為40 nm (見圖3)。實施例3
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液；
(2)將2g十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將5mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于150°C的烘箱中反應10 h ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥；
(6)取干燥過的樣品進行形貌表征。透射電子顯微鏡觀測表明，所得產(chǎn)物為網(wǎng)狀金屬銅納米帶(見圖4)。實施例4
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液；
(2)將0.5 g十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將8mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于60°C的烘箱中反應20 h ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥；
(6)取干燥過的樣品進行形貌表征。掃描電子顯微鏡觀測表明，所得產(chǎn)物為金屬銅納米粒子，平均直徑約為70 nm (見圖5)。實施例5
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液；
(2)將Ig十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將12mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于90°C的烘箱中反應30 h ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥；
(6)取干燥過的樣品進行形貌表征。掃描電子顯微鏡觀測表明，所得產(chǎn)物為金屬銅納米粒子，平均直徑約為100 nm (見圖6)。實施例6
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液；
(2)將3g十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將15mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于50°C的烘箱中反應
25h ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥，即得。實施例7
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液；
(2)將0.2 g十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將3mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于180°C的烘箱中反應
Ih ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥，即得。實施例8
一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，包括以下步驟:
(1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制270mL Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液；
(2)將0.2 g十二烷基苯磺酸鈉加入到步驟(I)所配制的溶液中，充分攪拌；
(3)將2mL水合肼(98%)逐滴滴加入步驟(2)所得到的溶液中，充分攪拌；
(4)將步驟(3)所得到的溶液轉(zhuǎn)移至375mL反應釜中，密封，置于180°C的烘箱中反應
2h ；
(5)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，然后真空干燥，即得。
權利要求
1.一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，其特征在于，包括以下步驟: (1)以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制Cu2+濃度為0.026 mol/L的溶液，加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，充分攪拌，得到混合溶液； (2)將水合肼逐滴滴加入上述混合溶液中，充分攪拌，轉(zhuǎn)移至反應釜中，密封，置于5(Tl80°C的烘箱中反應I 30 h ； (3)反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗，然后真空干燥，或者直接貯存在含有微量水合肼的無水乙醇中，即得成品。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，其特征在于，所述的步驟(I)中270mL濃度為0.026 mol/L的溶液添加0.2^3 g的表面活性劑。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，其特征在于，所述的步驟(2)中水合肼濃度為98%，270mL濃度為0.026 mol/L的溶液滴加2 15 mL的水 合肼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可控制備金屬銅納米材料的水熱制備法，涉及一種單質(zhì)金屬銅納米材料的制備方法。包括以下步驟以二水合二氯化銅為銅源、去離子水為溶劑，配制Cu2+濃度為0.026mol/L的溶液，加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，充分攪拌；將水合肼逐滴滴加入上述溶液中，充分攪拌，轉(zhuǎn)移至反應釜中，密封，置于50~180℃的烘箱中反應1~30h；反應結(jié)束后離心收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇分別清洗，然后真空干燥，或者直接貯存在含有微量水合肼的無水乙醇中，即得成品。本發(fā)明合成過程環(huán)境友好、無污染；制備工藝簡單、成本低、過程容易控制，易于大規(guī)模生產(chǎn)；產(chǎn)品結(jié)構形貌豐富、選擇性高、重復性好。
文檔編號B22F9/24GK103100723SQ201310044669
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權日2013年2月5日
發(fā)明者陳慧玉, 徐春菊, 周瑞華, 趙貴哲, 王曉峰, 柳學義, 郝耀武 申請人:中北大學