[发明专利]纳米微粉制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米微粉的制备方法，特别是涉及一种以醇为化学反应介质制备纳米微粉的化学溶液法。

目前，人们已经发展了多种方法制备各类纳米微粉。如机械粉碎法，PVD法，溶液法等。其中PVD法包括等离子体加热法、激光加热蒸发法、电子束加热蒸发法、电弧放电加热蒸发法、高频感应加热蒸发法、太阳炉加热蒸发法、离子溅射法、火花放电法、爆炸烧结法、活化氢-熔融金属反应法等。化学法制备纳米微粉主要分为直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、化合物沉淀法、水解沉淀法、水热合成法等多种。

以上方法各有优点，但也存在着缺点。如机械粉碎法，由于现采用的加工工艺所限，在高效率研磨设备研制成功之前，很难实现工业化生产，并且产品纯度较低：PVD法设备投资大，操作工艺复杂，需要高真空、惰性气体保护，且产率低，因此产品生产成本高，且产品由于经过高温，表面因烧结而钝化，反应活性受到影响：化学溶液法制备纳米微粉，即是选择两种或两种以上可发生沉淀反应的反应物溶液缓慢进行混合，待沉淀反应完成后，将沉淀反应产生的包含纳米粒子的溶液进行固液分离，干燥后所余固体粉末即为纳米微粉。现有的化学溶液法制备纳米微粉的方法均采用水为反应介质，即将反应物(包括一些有机化台物)溶于水中后发生反应，再将其干燥得到纳米微粉。由于水是一种极性物质，在干燥过程中水会导致纳米粒子团聚，表面收缩硬化，许多种类纳米微粉不能用此方法制备；向水溶液中加入高分子物质虽可以将纳米微粒包裹起来，防止纳米粒子团聚，但纳米粒子表面的高分子保护层难以除去，因而降低了纳米微粉的纯度和活性。

本发明目的在于提供一种制备高纯度、高活性纳米微粉的化学溶液法。

本发明的技术方案是这样实现的：采用醇系溶液为化学反应介质，具体包括以下步骤：(A)选择可发生沉淀反应且能溶于醇类的两种或两种以上反应物，按照化学式量比取反应物，并分别将其配制成反应物的醇溶液；(B)将反应物的醇溶液混合，并使反应充分；(C)待沉淀反应完成后，将包含纳米粒子的醇溶液进行固液分离；(D)使溶剂完全挥发，所余固体粉末即为所需纳米微粉。

所述的固液分离可通过减压蒸馏实现，溶剂提纯后可重复使用。

图1是此方法的工艺流程图。

本发明的化学溶液法制备纳米微粉，由于采用醇系溶液为化学反应介质，因而避免了水对纳米粒子的影响，具有不必经高温钝化，且表面无保护层，制得的纳米微粉反应活性高、纯度高等优点。

实例1：

采用本发明提供的方法制备碘化银纳米微粉，在温度为20℃的暗室中将碘化钾和硝酸银用无水乙醇配制成醇溶液，碘化钾和硝酸银的摩尔比为1∶1，将碘化钾醇溶液缓慢滴加至硝酸银醇溶液中，同时，不断搅拌，生成黑色絮状醇乳溶液，然后进行减压蒸馏(将醇乳溶液放入反应釜中，在500毫米汞柱条件下加热反应釜使醇溶液沸腾)，待醇完全蒸发后，得碘化银纳米微粉。

产品经Rigaku D/Max-rA射线衍射仪(XRD)在40KV、100mA、CuKa(λ＝0.15148nm)辐射下测试，产品粉末衍射证实产品为碘化银。用日本Hitachi model H-800透射电镜以加速电压200kv、速硫15μA进行形貌观察，实验结果证实产品平均粒径小于50nm。产品用JXA—840扫描电子显微镜和OX FORD ISIS-300能谱仪进行测试，纯度可达99.4％。经计算，反应产率可达99.8％。

实例2：

采用本发明提供的方法制备银的纳米微粉，在温度为20℃的暗室中将溴化钾和硝酸银用无水乙醇配制成醇溶液，碘化钾和硝酸银的摩尔比为1∶1，将溴化钾醇溶液缓慢滴加至硝酸银醇溶液中，同时，不断搅拌，生成絮状醇乳溶液，加入米吐尔浓度为0.5g/1000ml的醇溶液，同时加入对苯二酚浓度为5g/1000ml的醇溶液，得黑色絮状溴化银醇乳液，将此乳液放入浅瓷盘中，在反应温度为30℃、照度为28.261x、λ＜340nm的紫外光下照射2分钟，将乳液进行固液分离，固相置于反应釜中，加热反应釜使产品中残余醇溶液蒸发，得银纳米微粉产品。

产品经Rigaku D/Max-rA射线衍射仪(XRD)在40KV、100mA、CuKa(λ＝0.15148nm)辐射下测试，产品粉末衍射证实产品为银。用日本Hitachimodel H-800透射电镜以加速电压200kv、速硫15μA进行形貌观察，实验结果证实产品平均粒径小于30nm。产品用JXA—840扫描电子显微镜和OX FORD ISIS-300能谱仪进行测试，纯度可达98.2％。经计算，银纳米微粉的产率为83％。