[发明专利]一种用脒基表面活性剂微乳制备纳米钯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成纳米钯的方法

背景技术

纳米钯粒子具有贵金属特性，如化学稳定性、优良电导率、优良的催化活性；其纳米粒子所表现出来的抗菌性能、非线性光学性能等使其在催化剂、玻璃和陶瓷的着色剂、介电材料、抗菌材料以及表面增强拉曼散射技术等方面有着广泛的应用。

微乳是一定数量的表面活性剂在有机溶剂中自发形成的聚集体(自组装体系)，是一种热力学稳定的由油、水、助表面活性剂、表面活性剂几种物质组成的混合体。在宏观状态上是透明单相连续的，但在微观尺度上却是由表面活性剂包裹下的水核在连续的油相中分散形成。采用传统表面活性剂微乳是合成纳米粒子的最有效方法之一。

而传统表面活性剂的微乳在合成纳米粒子中会遇到破乳分离回收问题。目前破乳分离主要采用加入电解质、改变体系温度、pH、添加化学助剂(四氢呋喃、丙酮等)、高温灼烧、渗透汽化膜分离等方法。以上方法普遍存在表面活性剂分离不彻底、组分回收再利用困难、纳米粒子产量较低，反应过程结束，表面活性剂一般直接除去，既浪费资源又会对环境造成污染，因此严重限制了该法的应用。

加拿大Jessop首次报道了脒基碳酸氢盐表面活性剂的结构和性能特点[Yingxin Liu，Philip G.Jessop，Michael Cunningham，Charles A.Eckert，Charles L.Liotta.Science，2006，313，958-960]，脒基碳酸氢盐在加热或通入空气或者氮气或者氩气时会分解为没有表面活性的烷基脒，当通入二氧化碳时又能形成具有表面活性的脒基碳酸氢盐，目前利用该类表面活性剂制备纳米粒子的报道尚无。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统表面活性剂微乳在合成纳米钯后处理过程中阳离子表面活性剂与固体表面难于分离，且表面活性剂难于回收利用等问题，而提供的一种脒基表面活性剂微乳中合成纳米钯的方法。

所采用的脒基表面活性剂是N’-烷基-N，N-二甲基乙脒基碳酸氢盐，分子结构式如下：

R＝直链或支链的碳原子数为12～16的烷基

脒基表面活性剂微乳合成纳米钯的方法按以下步骤进行：首先将0.1～1gN’-烷基-N，N-二甲基乙脒基碳酸氢盐、1～5g烷基醇、5～20g烷烃混合；将所形成的溶液均分为A、B两份，A增溶0.01～1g0.05mol/L的NaPdCl₄水溶液，B增溶0.01～1g 0.05mol/L的还原剂水溶液，分别超声振荡30～60分钟，使A和B各自形成澄清透明的微乳；再将A缓慢滴加到B中，超声振荡反应1～3小时；溶液升温至50～100℃，或者向体系中通空气或氮气或氩气1～3小时；待溶液破乳分层后，离心，洗涤，40～80℃真空干燥，制得纳米钯粒子。

本发明钯纳米粒子的合成方法无需大型设备，操作安全，简便、易行，便于控制纳米钯的尺寸、形貌和性能，可重复性好，易于工业化大规模生产，可实现节能减排的绿色产业。

本发明反应条件温和，室温下即可进行纳米钯的合成；反应过程中无有害气体产生，且表面活性剂可重复利用，节约成本、减少污染。表面活性剂分离简便，只需将体系加温至50～100℃，或者向体系中通入空气或氮气或氩气，阳离子表面活性剂即分解没有表面活性的烷基脒，溶液自动分层，有利于分离提纯纳米钯。本发明合成出的纳米钯为单晶，球形。

附图说明

图1是具体实施方式例1中纳米钯的透射电镜(TEM)

具体实施方式

实施方式例1：将0.1gN’-十六烷基-N，N-二甲基乙脒基碳酸氢盐、1.5g 正丁醇，5g 正庚烷混合超声振荡30分钟；将所形成的溶液均分为A、B两份，A增溶0.02g0.05mol/L的NaPdCl₄水溶液，B增溶0.02g0.05mol/L的NaBH₄水溶液，分别超声振荡30分钟使A和B各自形成澄清透明的微乳，再将A缓慢滴加到B中，超声振荡反应1小时；反应结束后将溶液升温至50～100℃，待溶液分层，离心，洗涤，70℃烘干即得纳米钯粒子；

通过透射电镜(TEM)表征，本实施方式合成出的纳米钯为单晶，球形，直径为2nm，具有量子限域效应。

实施方式例2