超声条件下表面活性剂对水合肼还原制备纳米铜粉的影响
纳米铜粉.纳米铜粉的作用
纳米铜粉.纳米铜粉的作用关键词：纳米铜粉时间：2011-11-18来源：金粉点击：25次摘要：纳米铜粉的研制是一项可能带来铜及其合金革命性变化的关键技术，具有重要的理论意义和实用价值。
纳米铜粉的研究还处于开发阶段，而其广泛的用途将使得纳米铜粉的研究具有更好的市场价值和市场前景。
超细颗粒材料是指其颗粒尺寸在1～100 nm之间的粉末，也称为纳米颗粒材料(在应用中有人将超细颗粒材料扩展到几微米)。
纳米粒子具有小尺寸效应，大的比表面和宏观量子隧道效应，因而纳米微粉显示出许多优良的性能是微米级粉末所没有的。
纳米铜粉的比表面大、表面活性中心数目多，在冶金和石油化工中是优良的催化剂。
在汽车尾气净化处理过程中，纳米铜粉作为催化剂可以用来部分地代替贵金属铂和钌，使有毒性的一氧化碳转化为二氧化碳，使一氧化氮转变为二氧化氮。
随着电子工业的发展，由纳米铜粉制备的超细厚膜浆料将在大规模集成电路中起着重要的作用，同时价格比贵金属银粉、钯粉低廉，具有广阔的应用前景。
在高分子聚合物的氢化和脱氢反应中，纳米铜粉催化剂有极高的活性和选择性，在乙炔聚合反应用来制作导电纤维的过程中，纳米铜粉是很有效的催化剂。
超细铜粉是导电率好、强度高的纳米铜材不可缺少的基础原料。
由于其优异的电气性能，广泛应用于导电胶、导电涂料和电极材料，近年来研究发现可用于制作催化剂、润滑油添加剂，甚至可以用于治疗骨质疏松、骨折等。
纳米铜粉的研制是一项可能带来铜及其合金革命性变化的关键技术，具有重要的理论意义和实用价值。
纳米铜粉的研究还处于开发阶段，而其广泛的用途将使得纳米铜粉的研究具有更好的市场价值和市场前景。
目前采用的还原剂包括甲醛、抗坏血酸、次磷酸钠、硼氯化钠、水合肼等，但是这些还原剂有的有剧毒，有的还原能力差，有的成本太高，还有的反应过程易引入其他杂质，因此，寻找更为合适的还原剂或复合还原剂，研究更为理想的反应体系成为纳米铜粉制备研究的重要课题。
此外，由于纳米铜粉的粒径较小，表面活性较大，易于团聚，并且粉末表面易被氧化成Cu20，因此如何改善纳米铜粉的分散性及怎样防止铜粉被氧化也是一个重要研究方向。
表面活性剂对纳米氧化铁吸附性能的影响研究
表面活性剂对纳米氧化铁吸附性能的影响研究随着现代科学技术的发展，纳米材料越来越普遍，已经被广泛应用于环境治理、医药制品、电子设备等领域。
其中纳米氧化铁是一种重要的纳米材料，具有良好的吸附性能，在环境治理中也有广泛的应用。
然而，在实际应用中，往往需要制备合适的载体来提高纳米氧化铁的吸附效率。
本文将探讨表面活性剂对纳米氧化铁吸附性能的影响研究。
一、纳米氧化铁的制备和性质纳米氧化铁是一种重要的吸附材料，通常通过溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、水热法等方法制备。
其中，化学共沉淀法是一种简便快速的制备方法，具有操作简便，成本低等优点。
纳米氧化铁具有多孔性、高比表面积、化学活性等特性，能够有效地吸附废水中的有机物、重金属离子等有害物质，达到净化水质的目的。
因此，纳米氧化铁具有广泛的应用前景。
二、表面活性剂的作用原理表面活性剂是一种能够降低液体表面张力的化合物，通常含有亲水基团和疏水基团。
表面活性剂的作用原理是在水中形成微乳液，使有机物分子分散到微乳液中，达到分离的目的。
表面活性剂还能够与氧化铁表面形成化学键，改变氧化铁的表面电荷性质，提高氧化铁的吸附效率。
三、表面活性剂与纳米氧化铁吸附性能的影响研究表面活性剂对纳米氧化铁的吸附性能有着显著的影响。
首先，表面活性剂可以改变纳米氧化铁的表面电荷性质，降低吸附材料表面的静电排斥作用，提高了吸附材料的亲水性。
此外，表面活性剂能够与氧化铁表面形成化学键，增加了表面积和吸附活性位点，从而提高了纳米氧化铁的吸附效率。
因此，在纳米氧化铁的制备和应用中，加入表面活性剂可以提高纳米氧化铁的吸附效率，减少对环境的污染，具有重要的实际应用价值。
四、结论与展望综上所述，表面活性剂在纳米氧化铁吸附材料制备和应用中起着重要的作用。
加入表面活性剂能够改变纳米氧化铁的表面电荷性质，增加表面积和吸附活性位点，从而提高纳米氧化铁的吸附效率。
未来，我们需要进一步研究表面活性剂和纳米氧化铁结合的机理，掌握表面活性剂与吸附材料的协同作用，进一步提高纳米氧化铁的吸附效率，为环境治理和人类健康保障做出更大的贡献。
纳米铜粉的制备研究进展_纪占敏
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纳米铜粉的制备技术
化学还原法
化学还原法是采用具有一定还原能力的还原剂 M 将溶液中的二价铜离子还原至零价态 M 通过控制各种 工艺参数来得到不同粒径、 均匀的粉末。 肖寒等 用硫酸铜为原料 M 在用 )P 作还原剂和聚 乙烯吡咯烷酮 （ 1)1）作保护剂和分散剂的预混体系
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中进行反应 M 可以得到粒度分布均匀 M 平均粒径为 !9 0K 的纳米级铜粉。方程式为： PH! Q Q )P A Q R! S ! PH( Q )P Q R Q 反应中保护剂兼分散剂的加入顺序和加入量对铜 粉的粒径分布有较大影响。分散剂加入到还原剂中预 混所得铜粉的平均粒径约为分散剂预先加入原料体系 控制反应温度和反应物浓度， 可以得到预 中的 $ T $9 。
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于纳米铜粉的粒径较小， 表面活性较大， 易于团聚， 并 且粉末表面易被氧化成 9:! S， 因此如何改善纳米铜粉 的分散性及怎样防止铜粉被氧化也是一个重要方向。 参考文献 T
@$ B 王彦妮 ( 纳米粒子在乙炔聚合反应中的催化应用 @ U B J 催化学报 J $VV>J $I L A N T W"A C W"I( @!B P3.&4:/03 P3/23 ( 1*+Q?&/ C 1/*4&X4&. 9*RR&/ 9*++3.6 26 9242+Q636 Y*/ Z&+&X43[& *Y \X/Q+*034/3+& @ U B ( 97&?364/Q D&44&/6， $V#W J $WV L K N T KAW C KA>( @WB 夏延秋 ( 纳米级金属粉对润滑油摩擦磨损性能的影响 @ U B ( 润滑与密封 J $VVV L W N T WK C A"( @AB 施冬梅， 杜仕国， 田春雷， 等 ( 电磁屏蔽铜系复合导电涂 ： 料实验研究 @ U B ( 军械工程学院学报， !""$ ， $W （ A） K$ C KW( @>B 王晓丽， 杜仕国， 王胜岩 ( 防静电涂料中填料的应用 @ U B ( 现代涂料与涂装， ： !""! （ !） !V C W$( @IB 林硕 J 吴年强 J 李志章 J 等 ( 偶联剂对铜系复合涂料导电 稳定性的影响 @ U B ( 复合材料学报J $VVVJ $I L A N T AA C AV( @KB 肖寒， 王瑞， 余磊， 等 ( 还原法制备纳米级铜粉 @ U B ( 贵州 师范大学学报， ： !""W ， !$ （ $） A C I( @#B 张虹， 白书欣， 赵恂， 等 ( 化学还原法制备纳米铜粉 @ U B ( ： 机械工程材料， $VV# ， !! （ W） WW C WA( @VB 武光， 刘仁光， 郭亚军， 等 ( 液相还原法制备纳米铜粉 @ U B ( ： 应用科技， !""A ， W$ （ >） I$ C IW( @ $" B 黄钧声，任山，刘延兴 ( 液相还原法制备纳米铜粉初探 @ U B ( 广东大学学报， ： !""W ， !" （ $） I C $"( @ $$ B 曹晓国，吴伯麟 ( 化学还原法制备导电涂料用片状超细 铜粉的研究 @ U B ( 涂料工业， ： !""A ， WA （ I） $" C $W( @ $! B 刘志杰 J 赵斌 J 张宗涛 ( 以甲醛作还原剂制备超细铜粉 @ U B ( 化学通报 J $VVI L $$ N T !> C !I( @ $W B 廖戎， 孙波， 谭红斌 ( 以甲醛为还原剂制备超细铜粉的研 究 @ U B ( 成都理工大学学报， !""W ， W" （ A） A$K C A!$( @ $A B 赵斌， 刘志杰， 蔡梦军， 等 ( 超细铜粉的水合肼还原法制 备及其稳定性研究 @ U B ( 华东理工大学学报，$VVK ，!W （ ： W） WK! C WKI( @ $> B Z20* ]2^:673 J _72/2 \46:673( -20:Y2X4:/& *Y 9*RR&/ 1*‘.&/ ‘347 ,2//*‘ 12/43X+& Z3^& M364/3’:43*0 20. 47& 9*RR&/ 1*‘.&/ a7&/&Y/*? @ 1 B ( U1 !""$ !A"V"A \( !""$ C "V C !A( @ $I B D363X&XG3 b J c3++*:.&4 % J 13+&?3 - 1( ZQ047&636 *Y 9*RR&/ ,20*R2/43X+&6 30 d&+3Y3&. -3X/*?:+63*0 20. 30 O&[&/6& -3e X&++&6 @ U B ( U -*+ D3F J $VVK J K! L $ N T !>$ C !I$( @ $K B 高杨， 栾春晖， 薛永强 ( 改进的溶胶 C 凝胶法制备超细铜 ： 粉 @ U B ( 太原理工大学学报， !""" ， W$ （ W） !K$ C !KW( @ $# B 张志梅， 韩喜红， 孙淼鑫 ( 纳米铜粉的 L 下转第 W! 页 N
纳米铜合成实验报告
1. 了解纳米铜的合成方法及其特点；2. 掌握纳米铜的制备过程；3. 分析纳米铜的形貌、尺寸及分布等性质。
二、实验原理纳米铜是指尺寸在1-100nm之间的铜颗粒，具有高比表面积、优异的导电性、催化性能等特性。
本实验采用化学还原法制备纳米铜，通过控制反应条件，使铜离子在还原剂的作用下生成纳米铜颗粒。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 氯化铜（CuCl2）- 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）- 硫脲（TU）- 蒸馏水- 无水乙醇2. 实验仪器：- 磁力搅拌器- 电子天平- 烧杯- 滴管- 离心机- 晶体管紫外-可见光谱仪- 扫描电子显微镜（SEM）- 透射电子显微镜（TEM）1. 配制溶液：将0.5g PVP溶解于50mL蒸馏水中，得到PVP溶液；将0.5g TU溶解于50mL蒸馏水中，得到TU溶液；将1.0g CuCl2溶解于100mL蒸馏水中，得到CuCl2溶液。
2. 混合溶液：将PVP溶液和TU溶液混合均匀，加入CuCl2溶液，搅拌30min。
3. 调节pH值：将混合溶液的pH值调节至8.0，搅拌30min。
4. 沉淀：将混合溶液转移至烧杯中，置于磁力搅拌器上，搅拌30min。
5. 离心分离：将沉淀物用无水乙醇洗涤三次，离心分离。
6. 干燥：将沉淀物在60℃下干燥12h。
7. 性能测试：采用SEM、TEM对纳米铜的形貌、尺寸及分布进行观察；采用晶体管紫外-可见光谱仪测试纳米铜的吸光度。
五、实验结果与分析1. SEM观察：纳米铜颗粒呈球形，粒径分布在20-50nm之间，分布均匀。
2. TEM观察：纳米铜颗粒呈球形，粒径分布在20-50nm之间，分布均匀，且具有明显的晶格结构。
3. 晶体管紫外-可见光谱仪测试：纳米铜在波长为370nm处有较强的吸收峰，表明纳米铜具有良好的光学性质。
六、实验结论1. 本实验采用化学还原法制备了纳米铜，通过控制反应条件，成功制备了粒径分布均匀、尺寸可控的纳米铜颗粒。
2. 纳米铜具有良好的形貌、尺寸及分布，且具有优异的光学性质，在催化、导电等领域具有广泛的应用前景。
水合肼为还原剂制备超细铜粉的研究
水合肼为还原剂制备超细铜粉的研究
吴伟钦;郭忠诚
【期刊名称】《福建工程学院学报》
【年(卷),期】2008(006)001
【摘要】以氨水作为络合剂,使用水合肼作为还原剂制备超细铜粉,通过正交实验确定最优工艺.通过条件试验对正交实验结果进行验证,两者结果基本一致.最优工艺制得的单个超细铜粉颗粒的粒度分布为2～3μm,厘米电阻3.2mΩ,产率93%.对该实验扩大到产量1 kg,获得相似的结果,制备成本低廉,具有较强的应用价值.
【总页数】5页(P29-33)
【作者】吴伟钦;郭忠诚
【作者单位】福建工程学院环境与设备工程系,福建,福州,350007;昆明理工大学材料与冶金学院,云南,昆明,650093
【正文语种】中文
【中图分类】TF123.12
【相关文献】
1.水合肼还原制备超细铜粉 [J], 文瑾;杜勇;易丹
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3.超细铜粉的水合肼还原法制备及其稳定性研究 [J], 赵斌;胡黎明
4.水合肼液相还原法制备银包覆超细铜粉反应机理研究 [J], 徐锐;周康根;胡敏艺
5.水合肼-甲醛复合还原法和葡萄糖预还原法制备超细铜粉的研究 [J], 李林艳;徐盛明;杜多林;陈崧哲;徐刚
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表面活性剂对纳米CuO在PF中分散性的影响研究
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表面活性剂对纳米 Ｃ ｕ Ｏ在 Ｐ Ｆ中分散性的影响研究 术
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结 构刨花板 、定 向木 、层积材 等工程木 质复合 材料 在 国外 建筑领域正 规模 化应用 ，而温 湿度 、气候 条件 、野 外虫 害等 因
１ 实 验 材 料 与 方 法
１ ． １ 材 料 与设备
材料 ：苯酚 （ 纯度 １ ０ ０ ％） ，购于天津市致远化学试剂工厂 ； 甲醛 （ ＨＣ Ｈ Ｏ，浓度 ３ ７ ％） ，购 于天 津 市致 远 化 学试 剂 工 厂 ；
关键 词 ：纳米氧化铜 ；表面活性剂；粘度；固化时间； 分散稳定性
中图分 类号 ：Ｔ Ｑ ４ ３ ３ ． ４
文献 标识 码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１ ０ ０ １ — ９ ６ ７ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ５ — ０ ３
纳米级铜粉的制备
第17卷第2期2000年2月精细化工FINE CHEMICA LSV ol.17,N o.2Feb.2000功能材料纳米级铜粉的制备Ξ张志梅,韩喜江,孙淼鑫(哈尔滨工业大学应用化学系,黑龙江哈尔滨 150001)摘要:研究了以CuS O4・5H2O和NaH2PO2为主要原料制备纳米铜粉的初步工艺:2560m Lc(CuS O4)=0.0715m ol/L的溶液(用NH3・H2O将其pH值调到5.0,含OP分散剂4m L)与240m Lc(NaH2PO2)=1.0320m ol/L的溶液反应,溶液反应前的温度为55～66℃,NaH2PO2溶液的加入速率为80m L/min,搅拌强度为120r/min。
用该工艺制备的纳米铜粉收率在90%以上。
XRD检测结果表明产物为单质铜;TE M检测结果表明这种铜粉的粒径为30～50nm。
关键词:纳米材料;铜粉中图分类号:TG146.11 文献标识码:A 文章编号::1003-5214(2000)02-0069-03 纳米级材料(10～100nm)由于具有尺寸小,比表面积大及量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点,使之具有与常规材料不同的一些新特性因此近年来有关对纳米材料的制备、性能及应用的研究在国内外一直受到广泛的关注[1]。
其中纳米铜粉用做固体润滑剂则是纳米材料应用的范例之一[2]。
超细铜粉以适当方式分散于各种润滑油中可形成一种稳定的悬浮液,这种油每升中含有数百万个超细金属粉末颗粒,它们与固体表面相结合,形成一个光滑的保护层,同时填塞微划痕,从而大幅度降低磨擦和磨损,尤其在重载、低速和高温振动条件下作用更为显著,正因如此,国外已有加入纳米铜粉的润滑油销售,我国在化学法制备纳米铜粉方面尚未见详细的报道。
目前制备纳米材料的方法很多,如激光气相合成法[3]、冷冻干燥法、机械合金技术、高温气相裂解法、超声化学法、醇盐水解法、沉淀转化法、水解合成法等。
其中有的设备庞大、有的制造成本高、有的合格率低或工作效率低,作者综合考虑上述情况采用均匀沉淀法制备的铜粉,经XRD分析为单质铜,经TE M检测粒径为30～50nm。
江苏省苏锡常镇四市2020-2021学年高三5月教学情况调研(二) 化学试题附答案
2．工业上制备保险粉的反应为 HCOONa + NaOH + 2SO2 Na2S2O4 + CO2 + H2O 。下列有关说法正确的是
A． Na + 的结构示意图为
B．NaOH 的电子式为
C．HCOONa 中含有σ 键和π 键的数目之比为 3∶1
D．基态 S 原子核外价电子的轨道表达式为 3．酸在生产、实验中有广泛应用。下列有关酸的性质与用途具有对应关系的是 A．氢氟酸显弱酸性，可用于雕刻玻璃 B．浓盐酸具有挥发性，可用于除去铁锈 C．浓硫酸有强氧化性，实验室可用于与甲酸反应制取 CO D．硝酸有强氧化性，能溶解 Ag 等不活泼金属用于贵重金属的提炼
2
向 10.00mL0.01 mol ⋅ L−1 KHC2O4 溶液中加入 5.00mL0.01 mol ⋅ L−1 KOH 溶液
3
向酸性 KMnO4 溶液中滴加过量 0.1 mol ⋅ L−1 KHC2O4 溶液，溶液从红色变为无色
4
向 0.01 mol ⋅ L−1 KHC2O4 溶液中加入过量澄清石灰水，产生白色沉淀
请阅读下列材料，回答 4～6 题：燃煤和工业生产中产生的 SO2 过量排放会形成酸雨。 SO2 是重要的化工
原料，可作漂白剂。在接触法制硫酸的工业中，SO2 发生的反应为：2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) ∆H = −198kJ ⋅ mol−1． 4．下列关于 SO2 的说法正确的是
（1）碱洗的目的是____________。 （2）氧化时发生反应的离子方程式为____________。
（3）取“氧化”过程中的上层清液，滴加酸性 KMnO4 稀溶液，紫红色褪去，可能的原因是____________。 （4）由过滤所得的滤液为原料制备 ZnSO4 ⋅ 7H2O ，请补充完整相应的实验方案：向滤液中____________， 过滤、晾干，得到 ZnSO4 ⋅ 7H2O 。实验中须用到的试剂：锌粉、1.0 mol ⋅ L−1 H2SO4 。
表面活性剂对Cu-H2O和ZrO2-H2O纳米流体稳定性的影响
表面活性剂对Cu-H2O和ZrO2-H2O纳米流体稳定性的影响∗凌智勇;黄跃涛;张忠强;牛广清;程广贵【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)010【摘要】通过添加表面活性剂制备了 Cu-H2 O 和ZrO2-H2 O 纳米流体，研究了十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和辛基苯基聚氧乙烯醚等表面活性剂对Cu-H2 O 和ZrO2-H2 O 纳米流体分散稳定性的影响；并利用分子动力学方法计算出不同表面活性剂分子与Cu/ZrO2颗粒表面的相互作用能。
结果发现添加表面活性剂可较大程度地提升纳米流体的稳定性，而尤以添加十二烷基苯磺酸钠的效果最为明显，计算结果也显示十二烷基苯磺酸钠分子与Cu/ZrO2间的吸附作用最强。
此外，还模拟了 SDBS 与 Cu-H2 O 纳米流体中Cu颗粒的吸附行为。
【总页数】5页(P10100-10103,10109)【作者】凌智勇;黄跃涛;张忠强;牛广清;程广贵【作者单位】江苏大学微纳米科学技术研究中心，江苏镇江 212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心，江苏镇江 212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心，江苏镇江 212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心，江苏镇江 212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心，江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】TK124【相关文献】1.Cu-H2O纳米流体的粘度研究 [J], 李新芳;朱冬生2.表面活性剂对磁流体稳定性及外层包覆结构的影响 [J], 卞学海;赵亚萍;孟云;蔡再生3.双子表面活性剂修饰金纳米流体的制备及稳定性 [J], 李丹;吴倩;刘莉;孙晓日;郭蒙;冯一民4.基于粗粒化水分子模型的Cu-H2O纳米流体黏度模拟 [J], 何昱辰;刘向军5.阳离子表面活性剂对纳米SiO_2流体稳定性的影响 [J], 郭立娟;宋汝彤;郭拥军;冯茹森;梁严;周竞达;高飞龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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超声条件下表面活性剂对水合肼还原制备纳米铜粉的影响
王玉棉3 于梦娇33(兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,兰州730050)
摘 要: 在超声条件下以五水硫酸铜为原料,水合肼为还原剂,加入适量的表面活性剂,制备纳米铜粉。研究了表面活性剂的用量、种类及协同使用对纳米铜粉的形貌、粒径及其分布的影响,并讨论了超声场的辅助作用效果。用SEM、TEM及XRD对纳米铜粉进行表征。结果表明:所制备的铜粉粒径可控,粒度分布窄,分散性良好且表面未氧化。关键词:纳米铜粉;表面活性剂;超声作用;液相还原
Effectsofsurfactantsonhydrazinesynthesisofnanocrystallinecopperpowdersunderultrasoniccondition
WangYumian,YuMengjiao(LanzhouUniversityofTechnology,Matericalscienceandengineering,StateKeyLaboratoryof
GansuAdvancedNon2ferrousMetalMaterials,Lanzhou730050,China)
Abstract:Preparationofdispersivenanocrystallinecopperpowdersbychemicalreductionmethodunderultrasonicconditionwasinvestigatedusingcoppersulfateasarawmaterial,hydrazineasareductiveagentandsurfactantsasmodifiers1Theeffectsofdosageandkindofsurfactantsontheshapes,sizesandsizedistributionsofnanocrystallinecopperpowderswereinvestigated1Theultrasoniceffectwasalsodiscussed1Theas2preparedparticleswerecharacterizedbySEM,TEMandXRD1Theresultsshowthattheshapeofparticlesisspherical,particlesizedistributionisnarrow,powdersurfaceisunoxidized1Keywords:nanocrystallinecopperpowder;surfactant;ultrasonic;liquidreduction
3王玉棉(1957-),女,教授。33通讯作者:于梦娇,E2mail:anna-411@sina1com
收稿日期:2007-10-10
纳米铜粉具有不同于块状和大颗粒铜材的特殊性能,近年来,随着研究的深入,其应用领域也逐渐增加。如用做导电涂料及导电复合材料的原材料、电极材料;冶金和石油化工中的催化剂;润滑油添加剂等。因此,纳米铜粉的制备也引起了广泛的关注。制备方法有气相法,固相法及液相法。液相法是目前实验室和工业上制备纳米铜粉的主要方法,包括反胶束微乳液法[1]、电解法[2]、γ-射线辐照法[3]、多元醇法[4]、水热法[5]、化学还原法等。化学还原法的特点为设备简单、工艺流程短、产量大、易工业化生产,具有较好的应用前景。常用的还原剂有甲醛、抗坏血酸[6]、次亚磷酸钠[7]、硼氢化钠/钾[8]、水合肼[9]、锌粉等。由于纳米铜粉表面原子配位不足、表面能极高、极易氧化等原因,导致制备过程中需添加表面活性剂加以修饰保护。表面活性剂的种类较多,如吐温[10]、十二烷基苯磺酸钠[10]、溴化十六烷基三甲基铵[11]等。本研究采用液相还原法,在常压、无保护气体存在的条件下,采用水合肼还原五水硫酸铜,制备纳米铜粉。选用了高分子类表面活性剂PVP,PEG-
6000及阴离子表面活性剂SDS对粉体进行修饰。研究了表面活性剂的用量,使用单一表面活性剂及
第26卷第4期2008年8月 粉末冶金技术PowderMetallurgyTechnology Vol126,No14Aug12008两种表面活性剂协同使用对纳米铜粉的粒径、形貌及其粒度分布的影响,并探讨了超声场对纳米铜粉制备的辅助作用效果。
1 试验111 试验用的原料及试剂以五水硫酸铜为原料,80%水合肼为还原剂,聚乙烯吡咯啉酮K-30(PVP)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙二醇6000(PEG-6000)为表面活性剂
,
以上均为分析纯。112 纳米铜粉的制备及表征将5gCuSO4・5H
2O溶于蒸馏水中,
配制成
0108mol/L的溶液,加入适量的表面活性剂,充分搅拌至完全溶解。将该溶液移入500mL的三口瓶中,
设定恒温水浴为50℃,搅拌速度为400r/min,超声场功率为60W。迅速滴入10mL水合肼,反应约20min,得到紫黑色的铜粉,用蒸馏水洗涤3次,经离心分离,保存在蒸馏水中待用。用D8ADVANCE型X射线衍射仪进行物相及晶粒度的表征,Cu靶,Kα(λ=0115406nm)射线,管电压40kV,管电流40mA。用JSM-6700型扫描电镜(SEM)(加速电压0-20kV,电流0-15mA)及JEM-2010型透射电镜(TEM)(最大加速电压
200kV)观察颗粒的形貌、粒度及进行能谱分析。
2 结果与讨论211 纳米铜粉的化学结构图1为纳米铜粉的XRD谱图。从图1可见,产品的衍射角(2θ)为4313°、5014°、7411°、8919°、9511°处,出现衍射峰,衍射峰较尖锐,并且无其它杂质峰存在,说明所得铜粉为面心立方结构,结晶性较好,
表面无氧化现象。根据Scherrer公式分别计算所得铜粉的晶粒度。图1中谱线1～6为PVP不同用量,7～10为不同表面活性剂作用212 表面活性剂PVP用量的影响PVP表面活性剂用量对铜粉粒度的影响结果见图2。由图2可见,随着PVP用量的增加,铜粉的晶粒度呈减小趋势,当PVP的用量达到014mol/
L以后,纳米铜粉的晶粒度变化趋缓,继续增加表面活性剂的用量对粒度影响不大。因此,表面活性剂的用量以014mol/L为宜。
图1 纳米铜粉的XRD图谱Fig11 XRDpatternofcoppernanoparticles
图2 PVP用量对铜粉晶粒度的影响Fig12 EffectoftheamountofPVPontheCugrainsize213 单一修饰及协同修饰对纳米铜粉的影响图3为使用不同的表面活性剂所得纳米铜粉的SEM照片。由图3可见,不同的表面活性剂对铜粉的粒度,粒度分布及粉体的形貌影响不同。采用PVP为表面活性剂所制备的铜粉(图3
(a))平均粒度为3314nm,粒度分布较为均匀,分散
情况良好,无明显团聚,且球形度较好。采用PEG
-6000单独作用时,铜粉(图3(c))的平均粒度为
4819nm,粒度分布较宽。阴离子表面活性剂SDS的单独作用效果如图3(b)所示,铜粉粒度分布比较均匀,但颗粒间有团聚现象,且球形度稍差,平均粒度为3618nm。从粒度分布及平均粒度的角度来看,在本试验条件下,这三种表面活性剂的修饰作用效果分别是:PVP最好,其次是SDS,PEG-6000稍差。在试验条件不变的情况下,将高分子类表面活性剂PEG-6000与阴离子型表面活性剂SDS进行协同使用,其表征如图3(d)所示。由图3(d)可见,
792第26卷第4期 王玉棉等:超声条件下表面活性剂对水合肼还原制备纳米铜粉的影响经PEG-6000与SDS协同使用,粒度相对SDS单独作用时变化不大,但相对于PEG-6000的单独使用效果较好,粒度分布较宽的现象得到一定的控制。(a)PVP;(b)SDS;(c)PEG26000;(d)PEG26000+SDS图3 纳米铜粉的SEM照片Fig13 SEMimagesofCunanoparticles 图4为PVP与SDS协同作用的TEM照片及其电子衍射图,由图4(a)可见,协同作用后,分散性提高,粉体的粒度下降较大且分布很窄,粒径集中在10nm以下,与单独作用相比,其协同作用的效果更好。其电子衍射谱图(见图4(b))由4个衍射环组成,分别对应Cu(100),(200),(220)及(311)晶面,表明所制备的纳米铜粉为多晶结构。因此这两种表面活性剂的协同作用对纳米铜粉的制备有利。说明高分子类表面活性剂(PVP,PEG-6000)与阴离子类表面活性剂(SDS)的确产生了协同效应。
(a)TEM照片;(b)电子衍射图
图4 纳米铜粉(PVP+SDS)的TEM照片及其电子衍射图Fig14 TEMimageofCunanoparticlesanddiffractionpattern214 超声场的作用影响在同等条件下进行有、无超声场作用的对比试验,图5为无超声场和有超声场作用下纳米铜粉的XRD图谱。经Scherrer公式计算晶粒度分别为2911nm,2713nm,即有超声场的存在下制备的粉体的晶粒度较小,说明超声场的存在对粒度的控制具有一定效果。这可能是由于超声波所产生的高频振动可在局部产生高能冲击波和微射流作用,这种局部空化作用可使粉体颗粒在产生的同时得到了一定的分散,起到减小颗粒的团聚、加快反应速率以及促进结晶的作用。
(a)无超声场;(b)有超声场
图5 无超声场和有超声场作用下纳米铜粉的XRD图谱Fig15 XRDpatternofcoppernanoparticleswithoutandunderultrasoniccondition
3 结论1)在相同试验条件下,同种表面活性剂用量的改变,对粉体的粒度影响较大,但达到一定值后影响
不大。(下转第303页)
892粉末冶金技术 2008年8月