[发明专利]超微细纳米贵重金属溶液的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超微细纳米贵重金属溶液的制造方法，具体指在制备过程中添加各种保护剂来抑制纳米铜、银、金粒子的凝集，从而制备出平均粒径小于5nm的超微细纳米铜、银、金等贵重金属溶液的方法。

背景技术

目前纳米制备技术不外乎物理方法及化学方法，其优劣点比较说明如下：

(一)物理方法，其包括有：

A.真空冷凝法：系利用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。

特点：纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术及设备要求高。

B.物理粉碎法：其系通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。

特点：操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。

C.机械球磨法：系采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。

特点：操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。

(二)化学方法，其包括有：

A.气相沉积法：利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。

特点：产品纯度高，粒度分布窄。

B.沉淀法：把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。

特点：简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备纳米氧化物。

C.水热合成法：在高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。

特点：纯度高，分散性好、粒度易控制。

D.溶胶凝胶法：以金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。

特点：反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适合氧化物和II～VI族化合物的制备。

E.微乳液法：两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。

特点：粒子的单分散和界面性好，II～VI族半导体纳米粒子多用此法制备。

F.化学还原法：将溶解性的金属盐类与高分子聚合物或乳化剂等混合，制备成稳定分散溶液后，再以各种还原剂将带正电的金属离子还原，得到零价的金属纳米粒子。

特点：操作简单，粒子分散与粒径分布好，适合于高氧化电位的金属(如铜、银、金等)纳米粒子制备。

上述利用化学还原法制备各种金属纳米粒子的操作上固然简单，初合成的纳米粒子粒径大小也可以利用还原剂的种类、浓度、添加速率等方法控制成核速度来调整，但是在经过长时间保存时，这些较小粒径的纳米微粒还会逐渐凝集，最终达到特定粒径范围的稳定平衡状态。

本发明则采取多重保护方式来增加纳米微粒的凝集障碍，同时抑制凝集发生，制备出能维持粒径小而且稳定性佳的纳米微粒，从而改变纳米微粒的某些物理特性，扩大其应用范围。

发明内容

本发明主要内容是在进行传统化学还原法制备纳米金属溶液时，掺入一种或多种水溶性有机物，如：尿素及其衍生物(如：硫脲、二缩脲等)、胍盐(如：硝酸胍、硫酸胍、盐酸胍、磷酸胍等)；不饱和有机酸及其盐类如：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸及油酸等；有机季铵盐如：氯化三甲基十八烷基铵、氧化二甲基十二烷基铵；无机硫氮化合物及其盐类如：硫代硫酸、氨基磺酸、各种取代氨基二硫代甲酸；多元酸及其盐类如：草酸、柠檬酸、1-羟基亚乙基二瞵酸(HEDP)、氨基三亚甲基磷酸(ATMP)、三乙酸胺等；无机盐类如：硼酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、多磷酸盐、溴化物、碘化物等作为分散保护剂。

或在按传统方法制造金黄色纳米银溶液后，加入适当的氧化剂于溶液中，所述氧化剂包含双氧水、亚氯酸盐、次氯酸盐、过硫酸盐、过硫酸氢钾、过碘酸盐、碘或三碘化物、溴或溴酸盐。由此改变所形成纳米金属的外观、粒径、性质等等。

实验中发现在还原反应前加入适量的溶解性有机物，可以与贵重金属离子间发生螯合作用，在进行还原反应时可以帮助隔开纳米粒子，可防止纳米粒子的凝集，而形成粒径更小的纳米粒子。

在还原反应前加入适当的溶解性有机或无机盐类保护剂，也可以在金属离子外围形成电离层，有助于抑制还原反应形成纳米粒子时的凝集现象发生。

而在形成一般贵重金属纳米粒子后，加入适量氧化剂，则会改变贵重金属纳米粒子的带电情形，进而改变纳米粒子的表面“等离子体效应”(plasma effect)，除了展现出与原来完全不同的颜色外观外，对光、热、空气及酸碱的稳定性也因此有所提升。