[发明专利]一种纳米Cu均匀包覆的Zn4Sb3粉体的制备方法

权利要求书

1.一种纳米Cu均匀包覆的Zn₄Sb₃粉体的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)熔融法制备单相β-Zn₄Sb₃粉体：

(1)按名义组成为Zn_4.1Sb₃计算高纯金属Zn粉和高纯金属Sb粉的用量并准确称量，匀混合后密封于真空度低于10^-1MPa的真空石英管中，高纯金属Zn粉的纯度≥99.999％(质量)，高纯金属Sb粉的纯度≥99.99％(质量)；

(2)上述真空石英管置于熔融炉内，以0.5～5K/min的升温速率从室温升至1000～1100K，真空熔融2～4h，随炉冷却至室温，得到所需的单相β-Zn₄Sb₃化合物的铸体；

(3)上述单相β-Zn₄Sb₃化合物的铸体经研磨、过筛后，得到平均粒径为5～7μm的单相β-Zn₄Sb₃粉体；

2)纳米Cu均匀包覆的Zn₄Sb₃粉体的制备：

(1)按单相β-Zn₄Sb₃粉体与pH＝4～6的酸性表面活化剂的比为10g∶50～150ml，称取单相β-Zn₄Sb₃粉体，加入至pH＝4～6的酸性表面活化剂中，在磁力搅拌作用下，单相β-Zn₄Sb₃粉体被酸性表面活化剂处理2～30min，得到悬浊液；然后用摩尔浓度为1×10^-4～1×10^-2mol/L的酸碱性调节剂将悬浊液的pH值调至7～9，得到活化β-Zn₄Sb₃粉的悬浊液；

(2)确定水溶性铜盐的用量：将ΔR＝3～20nm、R＝5～7μm和m₁＝10g代入式(3)中计算纳米Cu的质量m₂：

m2≈ΔRR×4.09524×m1---(3)]]>

式中，R为纳米Cu均匀包覆的Zn₄Sb₃粉体中单相β-Zn₄Sb₃粉体的半径，ΔR为纳米Cu包覆层的厚度，m₁为单相β-Zn₄Sb₃粉体的质量，m₂为纳米Cu包覆层的质量；根椐纳米Cu的质量m₂，求算出纳米Cu的摩尔数，然后根椐纳米Cu的摩尔数与水溶性铜盐中Cu的摩尔数相等，再计算需用水溶性铜盐的用量并准确称取，配制水溶性铜盐的水溶液，水溶性铜盐的水溶液中水溶性铜盐的摩尔浓度为3.22×10^-3～2.15×10^-2mol/L；

(3)将活化β-Zn₄Sb₃粉的悬浊液转移至三口烧瓶中，按单相β-Zn₄Sb₃粉体与还原剂和乙醇的水溶液的比为10g∶50～200ml，量取还原剂和乙醇的水溶液，在强烈搅拌下加入还原剂和乙醇的水溶液；其中，水溶性铜盐中的Cu²⁺/还原剂的摩尔比＝1∶6～30，水与乙醇是等体积配比；

(4)按单相β-Zn₄Sb₃粉体与水溶性铜盐、催化剂、络合剂和水的混合液的比为10g∶100～400ml，将水溶性铜盐、催化剂、络合剂和水的混合液转移至恒压漏斗中，向步骤2)的(3)所述的三口烧瓶中通入Ar气，加热控温至30～90℃，在强烈搅拌下用恒压漏斗将前述混合液以5～10滴/min恒定速度滴入三口烧瓶中，温度控制为30～90℃，Cu²⁺发生液相还原反应转变成纳米Cu并均匀沉淀在β-Zn₄Sb₃粉的活化表面上，得到Ar气保护、纳米Cu均匀包覆β-Zn₄Sb₃粉的悬浊液；

所述水溶性铜盐、催化剂、络合剂和水的混合液由：a)水溶性铜盐的水溶液、b)催化剂与络合剂的水溶液二种溶液混合而成，水溶性铜盐的水溶液中的Cu²⁺/络合剂/催化剂的摩尔比＝1∶(0.8～1.2)∶(3～10)，催化剂与络合剂的水溶液中水的质量分数为99.1～96.2％；

(5)继续强烈搅拌0.5～4h，并将温度控制为30～80℃，使液相还原反应和化学镀过程充分彻底，得Cu/β-Zn₄Sb₃粉的悬浊液；

(6)化学镀过程结束后，按水溶性铜盐的水溶液中的Cu²⁺/有机高分子保护剂的摩尔比＝(1000～4000)∶1，称取有机高分子保护剂并配制成50～100ml的水溶液，在强烈搅拌下加入有机高分子保护剂的水溶液，有机吸附时间为0.5～3h，形成有机保护、纳米Cu均匀包覆β-Zn₄Sb₃粉的悬浊液；

(7)对有机保护、纳米Cu均匀包覆β-Zn₄Sb₃粉的悬浊液反复离心、水洗2～5次后，真空干燥，得到纳米Cu均匀包覆的Zn₄Sb₃粉体。