用于清洁金属纳米颗粒的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于清洁金属纳米颗粒的方法，该方法用于去除在包括表面活性剂的有机溶剂相中制备的金属纳米颗粒表面上残留的表面活性剂、有机物质和氯离子。本文中用于清洁金属纳米颗粒的方法能有效去除在纳米颗粒表面上残留的有机物质或氯离子。通过这种方法可以去除不少于９０％的杂质。结果，能够降低多层陶瓷电容器（ＭＬＣＣ）的厚度，并且能够提高填充因子，使得其允许多层陶瓷电容器更薄并改善了金属纳米颗粒作为燃料电池催化剂、氢化反应催化剂、化学反应中铂（Ｐｔ）的可替换催化剂等的效用。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的引用本申请要求于2010年2月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2010-0018163号的权益，将其全部披露内容以引用方式结合于此。
本专利技术涉及一种用于去除在通过使用包括表面活性剂的有机溶剂制备的金属纳米颗粒表面上存在的表面活性剂、有机物质(有机材料，organic material)和氯离子的方法。
技术介绍
韩国专利第10-0845688号公开了一种通过使用还原性有机溶剂用于去除在镍颗粒表面上存在的Ni(OH)2和杂质的方法以通过去除氢氧化镍和金属氧化物而提高金属的纯度。JP H4-235201A公开了一种通过将金属粉末加入到包括硬脂酸的有机溶剂中并从混合物中蒸发出有机溶剂而用于提高金属粉末的振实密度的方法。这种传统的方法在通过加热蒸发溶剂时可以在溶剂蒸发过程期间导致颗粒之间的凝结。这种方法通常在氢氧化镍或氧化镍存在于金属纳米颗粒的表面上时是有效的。在包括表面活性剂的有机溶剂相中制备的金属纳米颗粒，能充分地分散于非极性溶剂如甲苯和己烷中。然后将极性溶剂如醇和丙酮加入到包括这种充分分散的纳米颗粒的混合物溶液中，并通过采用离心分离器而作为粉末沉淀出纳米颗粒。然而，当使用这种方法时，即使残留在纳米颗粒表面上的有机溶剂和表面活性剂通过使用醇和甲苯去除，但有机物质，特别是用作反应物的氯离子，在这种清洗后仍然能够残留。当有机物质和氯离子残留在纳米颗粒的表面上时，其劣化了多层陶瓷电容器(MLCC)的电极特性或者当它们用于人类产品时可能是有毒的。因此，高度需要开发一种更有效方法以在制备金属纳米颗粒的过程中去除这种氯离子。
技术实现思路
为了解决上述问题，通过在制备金属纳米颗粒的过程中提供一种更有效的清洁方法来完成。因此，本专利技术的一个方面是通过有效去除在金属纳米颗粒的制备工艺过程中使用的有机物质和氯离子来提高金属纳米颗粒的纯度。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于清洁金属纳米颗粒的方法，包括：通过用乙醇和甲苯处理而去除在包括表面活性剂的有机溶剂相中制备的金属纳米颗粒表面上存在的表面活性剂；通过用醇溶液或有机酸溶液处理而去除在已去除表面活性剂的金属纳米颗粒表面上存在的有机物质；以及通过用含碳酸官能团的溶液、酸溶液、乙二醇或纯水处理而从已去除有机物质的金属纳米颗粒上去除氯离子。-->根据一个实施方式，醇溶液可以包括C1-C10醇。根据一个实施方式，醇溶液可以包括5vol％-100vol％的醇。根据一个实施方式，有机酸溶液可以包括CnH2n+2COOH或CnH2nCOOH(0≤n≤12，n＝自然数)。根据一个实施方式，含碳酸官能团的化合物可以是碳酸氢铵(NH4HCO3)或金属碳酸氢盐(M(HCO3)n，M是金属，n是1、2或3)。根据一个实施方式，金属碳酸氢盐(M(HCO3)n，M是金属，n是1、2或3)可以是选自碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)、碳酸氢锂(LiHCO3)、碳酸氢铷(RbHCO3)、碳酸氢镁(Mg(HCO3)2)以及碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)中的至少一种。根据一个实施方式，含碳酸官能团的溶液可以包括0.1wt％-100wt％的含碳酸官能团的化合物。根据一个实施方式，含碳酸官能团的溶液可以包括10wt％-30wt％的含碳酸官能团的化合物。根据一个实施方式，酸溶液可以包括选自乙酸、盐酸、硝酸以及硫酸中的至少一种酸。根据一个实施方式，乙二醇可以以金属纳米颗粒体积的1-100倍使用。根据一个实施方式，可以在每个步骤中一起实施加热或超声处理。根据一个实施方式，金属纳米颗粒可以在30-300℃下加热。根据一个实施方式，金属纳米颗粒可以用1W-10MW的超声波处理10秒至24小时。本文中用于清洁金属纳米颗粒的方法能有效去除在纳米颗粒表面上存在的有机物质或氯离子。通过这种方法可以去除不少于90％的杂质。结果，能够降低多层陶瓷电容器(MLCC)的厚度，并且能够提高填充因子(packing factor，填充系数)，使得其允许多层陶瓷电容器更薄并改善了金属纳米颗粒作为燃料电池催化剂、氢化反应催化剂、化学反应中铂(Pt)的可替换催化剂等的效用。附图说明图1示出了根据本专利技术的清洁的粗糙金属纳米颗粒的表面。图2示出了醇与醇和水的混合物溶剂的清洗效率。具体实施方式在下文中将更详细地进行描述。本专利技术提供了一种用于清洁金属纳米颗粒的方法，包括：通过用乙醇和甲苯处理而去除在包括表面活性剂的有机溶剂相中制备的金属纳米颗粒表面上存在的表面活性剂；通过用醇溶液或有机酸溶液处理而去除在已去除表面活性剂的金属纳米颗粒表面上存在的有机物质；以及通过用含碳酸官能团的化合物的溶液、酸溶液、乙二醇或纯水处理而从已去除有机物质的金属纳米颗粒上去除氯离子。当金属纳米颗粒通过传统的制备方法使用有机溶剂制备时，若干种类的杂质可以残留在金属纳米颗粒的表面上。能够通过用乙醇和甲苯清洗而去除表面活性剂，不管是极性的还是非极性的。然而，用作反应物的有机物质和氯离子即使使用这样的清洗仍可以残-->留在颗粒的表面上，使得降低了金属纳米颗粒的纯度。因此，在乙醇和甲苯的处理之后需要有机酸或醇溶液的处理以便去除这样的有机物质。醇可以是C1-C16醇，尤其是C1-C10醇。当使用具有大于16个碳原子的醇时，其在油相中可以是固体，并且在水中具有低的溶解度。图2示出了当有机物质用乙醇或甲醇或其水溶液清洗时有机物质的清洗效率。当它们用醇水溶液清洗时，与当它们用乙醇或甲醇本身清洗时显示出更好的清洗效率，因为相比于清洗之前，在清洗之后有机物质的量显著不同。本文中，在醇溶液中醇的体积比可以为5vol％-100vol％。当醇的体积比小于5vol％时，有机物质仍可以残留。代替醇溶液，也可以使用有机酸溶液来去除残留的有机物质。有机酸可以是CnH2n+2COOH或CnH2nCOOH(0≤n≤12，n＝自然数)。这种有机酸可以有效去除有机物质而不会导致金属的快速氧化。去除有机物质的金属纳米颗粒可以进一步用含碳酸官能团的化合物的溶液如碳酸氢铵(NH4HCO3)或金属碳酸氢盐(M(HCO3)n，M是金属，n是1、2或3)的溶液进行处理。本文中，金属碳酸氢盐(M(HCO3)n，M是金属，n是1、2或3)可以是选自碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)、碳酸氢锂(LiHCO3)、碳酸氢铷(RbHCO3)、碳酸氢镁(Mg(HCO3)2)以及碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)中的至少一种。表1显示了在用含碳酸官能团的化合物清洗之后残留在金属纳米颗粒表面上的氯离子浓度。应当注意，通过用具有碳酸官能团的碳酸氢铵溶液清洗与通过用乙酸或甲醇溶液清洗相比，氯离子的浓度降低更多，如表1中所示。在含碳酸官能团的化合物的溶液中含碳酸官能团的化合物可以为1wt％-50wt％，优选10wt％-30wt％。当含碳酸官能团的化合物小于10wt％时，其可能不会充分地去除氯离子。当含碳酸官能团的化合物小于1wt％时，其清洗效率可能非常差或可能需要长的处理时间，因为在碳酸官能团与氯离子之间的反应可能性大大降低。另一方面，当含碳酸官能团的化合物大于50wt％时，其可能不是经济的，因为对氯离子的清洗效率并没有任何进一步地提高。而且，可以使用乙酸、盐酸、硝酸或硫酸代替含碳酸官能团的化合物。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于清洁金属纳米颗粒的方法，包括：通过用乙醇和甲苯处理而去除在包括表面活性剂的有机溶剂相中制备的所述金属纳米颗粒表面上存在的表面活性剂；通过用醇溶液或有机酸溶液处理而去除在已去除表面活性剂的所述金属纳米颗粒表面上存在的有机物质；以及通过用含碳酸官能团的溶液、酸溶液、乙二醇或纯水处理而从已去除有机物质的所述金属纳米颗粒上去除氯离子。

【技术特征摘要】
KR 2010-2-26 10-2010-00181631.一种用于清洁金属纳米颗粒的方法，包括：通过用乙醇和甲苯处理而去除在包括表面活性剂的有机溶剂相中制备的所述金属纳米颗粒表面上存在的表面活性剂；通过用醇溶液或有机酸溶液处理而去除在已去除表面活性剂的所述金属纳米颗粒表面上存在的有机物质；以及通过用含碳酸官能团的溶液、酸溶液、乙二醇或纯水处理而从已去除有机物质的所述金属纳米颗粒上去除氯离子。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述醇溶液包括C1-C10醇。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述醇溶液包括5vol％-100vol％的醇。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机酸溶液包括CnH2n+2COOH或CnH2nCOOH(0≤n≤12，n＝自然数)。5.根据权利要求1所述的方法，其中，含碳酸官能团的化合物是碳酸氢铵(NH4HCO3)或金属碳酸氢盐(M(HCO3)n，M是金属，n是1、2或3)。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述金属碳酸氢盐(M(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐正旭，南孝昇，柳荣球，金京美，金宗植，金兑浩，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]