[发明专利]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

说明书

本发明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150‑550V的交流电下进行等离子体放电，得到粒径为4～20nm的铜纳米颗粒。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。

技术领域

本发明属于材料科学领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。本发明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。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明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。

(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)根据上述(1)所述的方法，其中，

所述铜盐选自氯化铜、硝酸铜、硫酸铜中的至少一种。

(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；

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％。

(4)根据上述(1)所述的方法，其中，所述助剂为高氯酸。

(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)；

优选为(0.02～0.2):(2～6)，更优选为(0.05～0.1):(3～5)。