一种二维铜纳米棒的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种二维铜纳米棒的制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米尺寸的超细粒子由于其独特的力学、光学、电学、磁学及化学效应，正越来越多的受到人们的关注。纳米尺寸的铜粉具有诸多优异的性能。纳米铜粉可以用作固体润滑剂，以适当的方式分散于润滑油中成为一种稳定的悬浮液，与固体表面相结合形成光滑的保护层，同时填塞划痕，从而降低摩擦和磨损。在化工领域使用甲醇脱氢制甲醛的催化过程中，纳米铜粉还可用作催化甲醇制得甲醛和氢气的催化剂。同时由于纳米铜粉具有低电阻特性，可用于制造导电浆料，广泛用于微电子工业中的封装等。
[0003]纳米颗粒的形貌会直接影响其物理和化学性能。纳米金属的形貌控制合成与应用属于材料研究领域的重要研究方向，利用表面活性剂参与化学合成，进行颗粒尺寸及形貌控制的纳米金属制备及应用研究具有深远的理论及应用价值。铜属于高对称性的面心立方的晶体结构，其二维纳米结构的制备非常困难。铜纳米棒的合成途径目前主要采用电化学沉积法，但是该方法过程复杂，反应条件苛刻，不适合大批量生产。虽然，目前有不少铜纳米材料制备的公开文献记载，但是关于大规模二维铜纳米棒的制备却极少。
【发明内容】
[0004]解决的技术问题:针对现有的电化学沉积方法产量小，反应条件苟1刻等不足，本发明提供一种二维铜纳米棒的制备方法，该制备方法成本低、操作简单、可大规模形成二维二维铜纳米棒。
[0005]技术方案:一种二维铜纳米棒的制备方法，该方法的步骤如下:
第一步:将去离子水、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到溶液A，每升溶液中含十二烷基苯磺酸钠10~20g、含聚乙烯吡咯烷酮10~40g ;
第二步:边搅拌边向溶液A加入硫酸铜水溶液，加完后继续搅拌2~5h，得到溶液B，其中硫酸铜与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为(0.1-0.5):1 ；
第三步:向溶液B中加入氨三乙酸，得到混合浆料，将混合浆料转移到水热反应釜中，于160~200°C反应3~6h，得到产物，其中氨三乙酸与硫酸铜的质量比为(0.8-2.5):1，
第四步:将产物离心后依次使用去离子水和无水乙醇洗涤，然后在温度为45~55°C下进行真空干燥，即得二维铜纳米棒。
[0006]优选的，第一步中每升溶液中含十二烷基苯磺酸钠15g、含聚乙烯吡咯烷酮20g。
[0007]优选的，第二步中继续搅拌时间为3h，硫酸铜与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为0.25:1 ο
[0008]优选的，第三步中将混合浆料转移到水热反应釜中，于180°C反应4h。
[0009]优选的，第三步中氨三乙酸与硫酸铜的质量比为2:1。
[0010]优选的，第四步中在温度为50°C下进行真空干燥。
[0011]有益效果:本发明提供的一种二维铜纳米棒的制备方法，该方法使用设备简单、工艺参数可控、可重复性极高；制备所需原料丰富，成本低，无废弃物产生；制备所得的二维铜纳米棒在固体润滑剂、催化剂、导电材料等方面有着广泛的应用。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的实施例1中制备得到的二维铜纳米棒的Sffl图片，从图中可以看出，二维铜纳米棒呈长方体棒状，长度约2 μ m，宽度约500nm。
[0013]图2是本发明的实施例1中制备得到的二维铜纳米棒的XRD图片，从图中可以看出，金属铜的X射线衍射图谱，不含杂质。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
将1L去离子水与15g十二烷基苯磺酸钠和20g聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A，在搅拌条件下，向溶液A加入0.096 mol/L硫酸铜水溶液50ml，搅拌3h得到溶液B ;向溶液B中加入1.2g氨三乙酸作为还原剂，将混合浆料转移到水热反应釜中于180°C反应4h ;将产物离心，依次使用去离子水、无水乙醇洗涤、45°C真空干燥后即得二维铜纳米棒。
[0015]实施例2
将1L去离子水与20g十二烷基苯磺酸钠和30g聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A，在搅拌条件下，向溶液A加入0.16 mol/L硫酸铜的水溶液50ml，搅拌5h得到溶液B ;向溶液B中加入2.5g氨三乙酸作为还原剂，将混合浆料转移到水热反应釜中于200°C反应6h ;将产物离心，依次使用去离子水、无水乙醇洗涤、55°C真空干燥后即得二维铜纳米棒。
[0016]实施例3
将1L去离子水与10g十二烷基苯磺酸钠和10g聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A，在搅拌条件下，向溶液A加入0.064 mol/L硫酸铜的水溶液50ml，搅拌4h得到溶液B ;向溶液B中加入1.5g氨三乙酸作为还原剂，将混合浆料转移到水热反应釜中于160°C反应4h ;将产物离心，依次使用去离子水、无水乙醇洗涤、50°C真空干燥后即得二维铜纳米棒。
[0017]实施例4
将1L去离子水与20g十二烷基苯磺酸钠和20g聚乙烯吡咯烷酮混合，得到溶液A，在搅拌条件下，向溶液A加入0.064 mol/L硫酸铜的水溶液50ml，搅拌6h得到溶液B ;向溶液B中加入3g氨三乙酸作为还原剂，将混合浆料转移到水热反应釜中于190°C反应3h ;将产物离心，依次使用去离子水、无水乙醇洗涤、50°C真空干燥后即得二维铜纳米棒。
【主权项】
1.一种二维铜纳米棒的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下: 第一步:将去离子水、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到溶液A，每升溶液中含十二烷基苯磺酸钠10~20g、含聚乙烯吡咯烷酮10~40g ; 第二步:边搅拌边向溶液A加入硫酸铜水溶液，加完后继续搅拌2~5h，得到溶液B，其中硫酸铜与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为(0.1-0.5):1 ； 第三步:向溶液B中加入氨三乙酸，得到混合浆料，将混合浆料转移到水热反应釜中，于160~200°C反应3~6h，得到产物，其中氨三乙酸与硫酸铜的质量比为(0.8-2.5):1， 第四步:将产物离心后依次使用去离子水和无水乙醇洗涤，然后在温度为45~55°C下进行真空干燥，即得二维铜纳米棒。2.根据权利要求1所述的一种二维铜纳米棒的制备方法，其特征在于:所述第一步中每升溶液中含十二烷基苯磺酸钠15g、含聚乙烯吡咯烷酮20g。3.根据权利要求1所述的一种二维铜纳米棒的制备方法，其特征在于:所述第二步中继续搅拌时间为3h，硫酸铜与十二烷基苯磺酸钠的摩尔比为0.25:1。4.根据权利要求1所述的一种二维铜纳米棒的制备方法，其特征在于:所述第三步中将混合浆料转移到水热反应釜中，于180°C反应4h。5.根据权利要求1所述的一种二维铜纳米棒的制备方法，其特征在于:所述第三步中氨三乙酸与硫酸铜的质量比为2:1。6.根据权利要求1所述的一种二维铜纳米棒的制备方法，其特征在于:所述第四步中在温度为50°C下进行真空干燥。
【专利摘要】本发明提供一种二维铜纳米棒的制备方法，该方法的步骤如下：将去离子水、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到溶液A；边搅拌边向溶液A加入硫酸铜水溶液，加完后继续搅拌2~5h，得到溶液B；向溶液B中加入氨三乙酸，得到混合浆料，将混合浆料转移到水热反应釜中，于160~200℃反应3~6h，得到产物；将产物离心后依次使用去离子水和无水乙醇洗涤，然后在温度为45~55℃下进行真空干燥，即得二维铜纳米棒。本发明提供的制备方法使用设备简单、工艺参数可控、可重复性极高；制备所需原料丰富，成本低，无废弃物产生；制备所得的二维铜纳米棒在固体润滑剂、催化剂、导电材料等方面有着广泛的应用。
【IPC分类】B82Y40/00, B22F9/24
【公开号】CN105328204
【申请号】CN201510665560
【发明人】戎筱卿, 沈珺
【申请人】苏州卫生职业技术学院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月16日