[发明专利]有机分散性Cu/Fe3O4复合纳米微粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新型功能纳米材料制备技术领域，具体涉及一种有机分散性Cu/Fe₃O₄磁性复合纳米微粒的制备方法。 

背景技术

软金属铜纳米微粒因具有比表面积大、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性，而被广泛应用于催化、电子、磁学，光学，热学，涂料、润滑等领域，例如应用于高效催化剂、导电浆料、以及润滑油添加剂等。近年来关于铜纳米微粒的制备、性能及应用的研究倍受关注。中国专利200610165009.3公开了一种采用超重力技术制备纳米铜润滑油添加剂的方法，其利用旋转填充床的相间传递强化作用和微观混合的特性，先将铜盐和还原液在超重力反应器中进行还原，然后再将馏出液和修饰剂在反应釜中反应对其进行修饰，最后减压蒸馏得到表面修饰的棕红色油状液体，即纳米铜润滑油添加剂。这种方法具有反应速度快，产物重复性好，产品质量高，收率高等优点，但是所采用的仪器比较苛刻，对生产设备要求比较高。高愈尊等人在专利96105280.5中采用络合还原的方法，用活性金属粉末作还原剂来制备铜纳米微粒，该方法在反应完成后因活性金属粉还原剂不易洗净，可能会影响到纳米铜粉的纯度。此外，还有采用等离子体法、电辐射法、机械化学法、热分解法或溶剂热法等来制备铜纳米微粒。其中，等离子体法设备简单、易操作、生产速度快，但是能耗大，高温下电极易于融化而污染产物。辐射合成法虽然制备工艺简单、粒度易控、产率高，但所获得的产物处于离散胶体状态，收集非常困难，不易规模化。机械化学方法虽然工艺简单，可以制备其他常规方法难以制备的高熔点金属、金属陶瓷复合材料等，但是其缺点是晶体不均匀，在球磨过程中易引入杂质。热分解法相对于其它方法更快速、经济，但实现所要求温度比较高，并且对粒径和形貌的控制技术还不成熟，距离工业生产还相差甚远。溶剂热法使用压力装置，对装置材料要求高，条件相对苛刻，不易扩大生产。 

近年来，制备铜纳米微粒较活跃的方法是液相还原法。专利CN1188700A公开了一种采用连二亚硫酸钠在水与有机物质的混合溶剂中还原二价铜离子的方法。专利CN1381328A公开了一种在较高温度和压力下，用氢还原铜盐制备铜纳米微粒的方法。现有的这些液相还原方法虽然能制得几十到几百纳米的金属微粒，但是由于表面未得到充分的改性，仍无法解决制备出的纳米微粒在空气中稳定性差，及在有机介质中的分散性不好等问题，难于广泛应用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机分散性Cu/Fe₃O₄复合纳米微粒的制备方法，制得的纳米微粒颗粒粒径小，分散性及稳定性好。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种有机分散性Cu/Fe₃O₄复合纳米微粒的制备方法，其包括如下步骤：将含有氨水的水合肼水溶液加入到铜盐水溶液中反应1～30min；再加入二价铁盐和三价铁盐的混合水溶液反应10～60min，最后加入溶有修饰剂的非极性或弱极性有机溶剂反应10～120min，静置分离，取有机相，浓缩后即得。反应温度控制在20－80℃之间为宜。

所述铜盐与水合肼、二价铁盐、修饰剂的摩尔比为1：1－10：0.1－1：0. 25－2，氨水与水合肼水溶液的摩尔比为4.4－11：1，三价铁盐与二价铁盐的摩尔比为2：1。氨水的质量分数以25－28%为宜，水合肼水溶液质量分数以50－85%为宜，铜盐水溶液的摩尔浓度以0.2－0.7mol/l为宜。 

具体的，所述铜盐优选为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜和乙酸铜等可溶于水的铜盐中的一种或两种以上。 

所述二价铁盐优选为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、乙酸亚铁中的一种或两种以上；所述三价铁盐优选为硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、乙酸铁中的一种或两种以上。 

所述修饰剂可以是碳链在C₆―C₄₀之间的有机羧酸和/或有机胺。如有机羧酸可以是饱和、不饱和、直链、支链或含芳香烃基团中的一种或两种以上的混合物。修饰剂优选碳链在C₁₀―C₂₀之间的有机羧酸和/或有机胺。 

所述非极性或弱极性有机溶剂为碳原子数不小于5的烷烃、环烷烃、芳香烃和氯代烃中的一种或两种以上的混合物。此外有机溶剂还可以是饱和烷烃混合物，如石油醚（戊烷和己烷的混合物）等。