一种制备铜纳米颗粒的方法及得到的铜纳米颗粒及其应用技术

本发明专利技术公开了一种制备铜纳米颗粒的方法及得到的铜纳米颗粒及其应用，所述方法包括：(1)将铜盐溶液与助剂混合，(2)在等离子体放电条件下对混合后的溶液进行处理，得到铜纳米颗粒。所述铜盐选自氯化铜、硝酸铜、硫酸铜中的至少一种，所述助剂为高氯酸，于150

【技术实现步骤摘要】
一种制备铜纳米颗粒的方法及得到的铜纳米颗粒及其应用


[0001]本专利技术属于材料科学领域，尤其涉及纳米颗粒制备，具体涉及铜纳米颗粒的制备及得到的铜纳米颗粒及其应用。

技术介绍

[0002]纳米材料在催化、医疗、材料和传感器领域有着广泛的应用。纳米金属颗粒可以将纳米材料的特性与金属的特性结合起来，具有众多的优点，诸如粒径小、比表面积大、催化效率高等，在工业生产和科学研究领域具有独特的光学、电学和催化性能。
[0003]金属铜纳米颗粒在冶金和石油化工中是优良的催化材料，在工业应用和科学研究领域具有重要的应用价值，例如在高分子聚合物的氢化和脱氢反应中，纳米铜颗粒催化剂有着很高的活性和选择性；铜纳米颗粒还可以应用于净化汽车尾气的三元催化剂中，可以部分替代贵金属铂，将一氧化碳转化成二氧化碳，一氧化氮转化成二氧化氮，表现出了很好的催化活性和选择性。
[0004]目前，制备金属纳米颗粒最常用的方法是化学还原法，化学还原法的本质就是在还原剂使用的前提下，有效还原前驱体金属离子生成金属纳米颗粒，这种方法优点是操作简单，成本不高，缺点是反应体系引入了新的化学试剂，处理过程会变得复杂，而且不利于低碳环保。
[0005]中国专利CN105328206A公开了一种油相化学还原制备铜纳米线的方法，包括：将还原性有机溶剂、阳离子型表面活性剂、无机盐催化剂和铜源混合，得到混合液A；在惰性气氛保护条件下，将混合液A在40～100℃加热搅拌至所有固体试剂完全溶解，得到溶液B；将溶液B升温至170～200℃并保温，得到悬浊液C；悬浊液C自然冷却至室温，离心，取底部沉淀用有机溶剂离心洗涤，洗涤后得到的红色沉淀即为铜纳米线。该方法采用的原料较多，而且步骤繁杂。
[0006]中国专利CN103194616A公开了一种制备铜纳米晶的方法，将氧化铜粉末、橄榄油装入容器中混合搅拌，在氮气保护下加热，至黑色混合溶液转变为棕红色浑浊溶液，形成单质铜纳米晶；用甲醇和丙酮混合溶液洗涤样品，得到单分散的铜纳米晶。本专利技术通过改变反应参数可以得到不同形貌和尺寸的铜纳米晶；该方法采用大量的有机溶剂，不利于低碳环保。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种采用低温等离子体放电方法还原制备铜金属纳米颗粒的方法及得到的铜纳米颗粒及其应用，该方法操作简便、快捷、低碳环保，所制得的纳米金属颗粒纯度高，粒径小，分散度高。
[0008](1)一种制备铜纳米颗粒的方法，包括：
[0009]1)将铜盐溶液与助剂混合；
[0010]2)在等离子体放电条件下对混合后的溶液进行处理，得到铜纳米颗粒。
[0011](2)根据上述(1)所述的方法，其中，
[0012]所述铜盐选自氯化铜、硝酸铜、硫酸铜中的至少一种。
[0013](3)根据上述(2)所述的方法，其中，所述铜盐溶液为铜盐水溶液；
[0014]在所述铜盐水溶液中，铜盐的浓度为0.05～0.2wt％，优选为0.08～0.15wt％。
[0015](4)根据上述(1)所述的方法，其中，所述助剂为高氯酸。
[0016](5)根据上述(1)所述的方法，其中，所述助剂与所述铜盐溶液的体积用量比为(0.01～0.3):(1～8)；
[0017]优选为(0.02～0.2):(2～6)，更优选为(0.05～0.1):(3～5)。
[0018](6)根据上述(1)所述的方法，其中，采用的等离子体放电气体选自氩气、空气和氮气中的至少一种，优选为氩气。
[0019](7)根据上述(1)所述的方法，其中，采用的等离子体放电气体的放电形式为辉光放电、介质阻挡放电或电晕放电，优先辉光放电。
[0020](8)根据上述(1)所述的方法，其中，控制等离子体放电的压力为常压。
[0021](9)根据上述(1)所述的方法，其中，于150
‑
550V的交流电下进行等离子体放电，
[0022]优选为200～500V的交流电下进行等离子体放电。
[0023](10)根据上述(1)所述的方法，其中，所述处理进行2～30min，优选为3～20min，更优选为5～15min。
[0024](11)根据上述(1)～(10)之一所述的方法，其中，所述铜盐溶液中含有有机物。
[0025](12)根据上述(11)所述的方法，其中，所述铜盐溶液为铜盐废水，优选为含有有机物的铜盐废水。
[0026](13)利用上述(1)～(12)之一所述方法得到的铜纳米颗粒，其粒径为4～20nm。
[0027](14)根据上述(1)～(12)之一所述铜纳米颗粒的制备方法在利用铜盐废水回收铜纳米颗粒中的应用。
具体实施方式
[0028]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0029]本专利技术的目的之一在于提供一种制备铜纳米颗粒的方法，包括：
[0030](1)将铜盐溶液与助剂混合；
[0031](2)在等离子体放电条件下对混合后的溶液进行处理，得到铜纳米颗粒。
[0032]在一种优选的实施方式中，所述铜盐选自氯化铜、硝酸铜、硫酸铜中的至少一种。
[0033]在进一步优选的实施方式中，所述铜盐溶液为铜盐水溶液，在所述铜盐水溶液中，铜盐的浓度为0.05～0.2wt％，优选为0.08～0.15wt％。
[0034]在一种优选的实施方式中，所述铜盐溶液中含有有机物，例如有机磷。
[0035]在进一步优选的实施方式中，在所述铜盐溶液中。
[0036]在更进一步优选的实施方式中，所述铜盐溶液为铜盐废水，优选为含有有机物的铜盐废水。
[0037]其中，所述有机物为存在于铜盐溶液中的有机杂质。在现有技术中，很多应用中都会产生含铜盐的废水，其中一般都会含有有机杂质，但是有机杂质的存在会影响铜盐在废
水中的溶解性或分散性，进而影响铜纳米颗粒的还原过程、以及得到的铜纳米颗粒的性能。因此，由于铜盐废水本身的一些缺陷导致对其的再利用比较困难，尤其是利用其制备铜纳米颗粒在现有技术中还未有报道。
[0038]但是，专利技术人在大量的实验后意外地发现，在向铜盐废水中加入非常少量的高氯酸后再进行等离子体放电处理可以得到性能非常优异的铜纳米颗粒，而且产量得到提高。
[0039]在本专利技术中，所述铜盐废水还可以是含铜电镀废水。在所述铜盐废水中还任选地可能含有其它杂质，例如铁盐、镍盐等。但是，在等离子体放电条件下铁盐和镍盐不会被还原，因此，不会影响产品铜纳米颗粒的纯度。
[0040]在一种优选的实施方式中，所述助剂为高氯酸。
[0041]在进一步优选的实施方式中，所述助剂与所述铜盐溶液的体积用量比为(0.01～0.3):(1～8)。
[0042]在更进一步优选的实施方式中，所述助剂与所述铜盐溶液的体积用量比为(0.02～0.2):(2～6)，优选为(0.05～0.1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备铜纳米颗粒的方法，包括：(1)将铜盐溶液与助剂混合；(2)在等离子体放电条件下对混合后的溶液进行处理，得到铜纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜盐选自氯化铜、硝酸铜、硫酸铜中的至少一种；和/或所述铜盐溶液为铜盐水溶液，在所述铜盐水溶液中，铜盐的浓度为0.05～0.2wt％，优选为0.08～0.15wt％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂为高氯酸。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂与所述铜盐溶液的体积用量比为(0.01～0.3):(1～8)，优选为(0.02～0.2):(2～6)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用的等离子体放电气体选自氩气、空气和氮气中的至少一种，优选为氩气。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用的等离子体放电气体的放...

【专利技术属性】
技术研发人员：董岩，李坚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：