专利名称：微波辅助液相还原法制备铜纳米线的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料制备技术领域，特指以醋酸铜为原料、维生素C (Vc)为还原剂， 以非离子表面活性剂吐温-80 (Tween-80)或聚乙二醇-6000 (PEG-6000)为修饰剂，微波辅 助液相还原制备铜纳米线。
背景技术：
纳米金属材料的晶粒尺寸、形貌、表面状态和微结构直接影响到纳米金属的物化性质与 用途。目前纳米金属的形貌控制合成与应用研究尚处于起步阶段，通过形貌控制可选择性地 合成出四面体、立方体、棒以及三棱柱等形貌、尺寸和结构可控的纳米金属以及进行纳米分 子结构的重组装是人们的研究热点，具有深远的理论意义及应用价值。合成方法是将液相还 原、光诱导、Y射线辐射等合成技术同模板技术相结合，获得形貌规整的纳米金属。表面修 饰剂不仅通过链状聚合物大分子的空间位阻效应和静电效应影响纳米金属粒子的尺寸和分 散性，而且在适当的条件下可以诱导不同形貌的纳米金属的生长，正日益受到科研者的重视。
K MReddy、 X H Chen等分别在Materials Research Bulletin (39(2004): 1491)和Surface & Coating Technology (155(2/3)(2002): 274)上指出微波辐照的穿透性、选择加热性有利 于高反应物浓度反应体系的均匀加热、均匀的纳米金属成核与生长；介质对微波的选择吸收 特性有利于温和的反应条件下控制颗粒的生长形貌。SRRajeev等已成功地合成出球形、棒 状与三角形纳米银，详见J. Phys. Chem. B (109(2005): 2086)。在微波辐照下，选择较温和 的液相反应体系进行纳米金属的形貌控制是纳米金属合成的新技术，正日益受到关注。
纳米铜广泛应用于各种领域，例如在高效催化剂、导电浆料、高导电率、高比强度合金 和固体润滑剂等方面。因此，制备形貌可控的纳米Cu具有重要的理论意义和实用价值。但 目前关于形貌可控的纳米铜的制备报导甚少。
经检索，目前尚未有利用吐温-80 (Tween-80)或聚乙二醇-6000 (PEG-6000)为修饰剂， 以醋酸铜为原料，利用微波辅助液相还原制备铜纳米线的报导。
发明内容
本发明提出了一种以醋酸铜为原料、Vc为还原剂、以Tween-80或PEG-6000为修饰剂， 利用微波辅助液相还原法制备铜纳米线，以提供形貌可控纳米铜的制备方法。 其制备方法如下
以l,2-丙二醇为溶剂，取修饰剂溶于1，2-丙二醇中，再在该混合溶液中加入还原剂Vc，充分搅拌至悬浮液状态，制得还原剂一修饰剂预混体系，将预混体系置于微波反应器中微波 辐照至50 8(TC后，均匀滴入醋酸铜溶液，其中修饰剂与醋酸铜的摩尔比为1 2.5: 1，还 原剂Vc与醋酸铜的摩尔比为1.0 1.5: 1，滴加完毕后，回流恒温反应10 30min，反应终 了自然冷却至室温，得到褐红色纳米铜，离心分离，丙酮或无水乙醇洗涤，再离心分离，真 空干燥后即得铜纳米线。
上述制备方法中，采用恒压滴液漏斗滴入醋酸铜溶液，滴入速度为20 50滴/min。 上述制备方法中，醋酸铜溶液浓度为0.2 0.5 mol/L，以0.3mol/L为佳。 上述制备方法中，修饰剂为Tween-80或PEG-6000;修饰剂与醋酸铜的摩尔比为2 2.5:
1，还原剂VC与醋酸铜的摩尔比为1.3 1.5: 1;微波辐照反应温度取8(TC;回流恒温反应时
间取10min。
上述制备方法中，在5(TC下真空干燥4小时。
图l、图2: Tween-80为修饰剂的铜纳米线产品的透射电镜图 图3、图4: PEG-6000为修饰剂的铜纳米线产品的透射电镜图 图5: Tween-80为修饰剂的铜纳米线产品的X—射线衍射图 图6: PEG-6000为修饰剂的铜纳米线产品的X—射线衍射图
具体实施例方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。 实施例1
取0.015mol醋酸铜，在搅拌下溶于50 mLl,2-丙二醇中。取0.03 mol的Tween-80，在 搅拌下溶于50mLl，2-丙二醇中，并加入0.02 mol的Vc，充分搅拌至悬浮液状态，制得还原 剂一修饰剂预混体系，转移至圆底烧瓶。将该烧瓶置于微波反应器中，装上恒压滴液漏斗。 微波辐照至8(TC,以50滴/min均匀滴入醋酸铜溶液。滴加完毕后，改成回流装置，80'C恒 温反应10min后，自然冷却至室温，得到褐红色纳米铜。离心分离，无水乙醇洗涤，再离 心分离，在5(TC下真空干燥4小时，即得铜纳米线。从图l、图2中可以看出产物为直径在 20 25nm,长度为1.2 2.Uun的铜纳米线，X—射线衍射结果见图5，从图5中可以看出 产物为单质纳米铜。 实施例2取0.025mol醋酸铜，在搅拌下溶于50 mLl,2-丙二醇中。取0.03 mol的PEG-6000,在 搅拌下溶于50mLl，2-丙二醇中，并加入0.0375 mol的Vc,充分搅拌至悬浮液状态，制得还 原剂一修饰剂预混体系，转移至圆底烧瓶。将该烧瓶置于微波反应器中，装上恒压滴液漏斗。 微波辐照至75'C，以30滴/min均匀滴入醋酸铜溶液。滴加完毕后，改成回流装置，75'C恒 温反应20min后，自然冷却至室温，得到褐红色纳米铜。离心分离，丙酮洗涤，再离心分 离，在50。C下真空干燥4小时，即得铜纳米线。从图3、图4可以看出产物为直径在24 50 nm，长度为1.0 2.9,的铜纳米线，X—射线衍射结果见图6,从图6中可以看出产物 为单质纳米铜。
权利要求
1、微波辅助液相还原法制备铜纳米线，其特征在于以1，2-丙二醇为溶剂，取修饰剂溶于1，2-丙二醇中，再在该混合溶液中加入还原剂，充分搅拌至悬浮液状态，制得还原剂-修饰剂预混体系，将预混体系置于微波反应器中微波辐照至50～80℃后，均匀滴入醋酸铜溶液，其中修饰剂与醋酸铜的摩尔比为1～2.5∶1，还原剂与醋酸铜的摩尔比为1.0～1.5∶1，滴加完毕后，回流恒温反应10～30min，反应终了自然冷却至室温，得到褐红色纳米铜，离心分离，丙酮或无水乙醇洗涤，再离心分离，真空干燥后即得铜纳米线。
2、 根据权利要求1所述的微波辅助液相还原法制备铜纳米线，其特征在于采用恒压 滴液漏斗滴入醋酸铜溶液，滴入速度为20 50滴/min。
3、 根据权利要求l所述的微波辅助液相还原法制备铜纳米线，其特征在于醋酸铜溶液 浓度为0.2 0.5 mol/L。
4、 根据权利要求3所述的微波辅助液相还原法制备铜纳米线，其特征在于醋酸铜溶液 浓度为0.3mol/L。
5、根据权利要求1所述的微波辅助液相还原法制备铜纳米线，其特征在于修饰剂为 Tween-80或PEG-6000;与醋酸铜的摩尔比为2 2.5: 1。
6、 根据权利要求1所述的微波辅助液相还原法制备铜纳米线，其特征在于还原剂为 Vc,与醋酸铜的摩尔比为1.3 1.5: 1。
7、 根据权利要求1所述的微波辅助液相还原法制备铜纳米线，其特征在于微波辐照反应温度取8(TC;回流恒温反应时间取10 min;在50'C下真空干燥4小时。
全文摘要
本发明涉及纳米材料制备技术领域，特指一种以醋酸铜为原料、Vc为还原剂、以吐温-80(Tween-80)或聚乙二醇6000(PEG-6000)为修饰剂、引入微波辐照，以化学还原法制备铜纳米线的方法，即以1，2-丙二醇为溶剂，取修饰剂溶于1，2-丙二醇中，再在该混合溶液中加入还原剂Vc，充分搅拌至悬浮液状态，制得还原剂—修饰剂预混体系，将预混体系置于微波反应器中微波辐照至50～80℃后，均匀滴入醋酸铜溶液，其中修饰剂与醋酸铜的摩尔比为1～2.5∶1，还原剂Vc与醋酸铜的摩尔比为1.0～1.5∶1，滴加完毕后，回流恒温反应10～30min，反应终了自然冷却至室温，得到褐红色纳米铜，离心分离，丙酮或无水乙醇洗涤，再离心分离，真空干燥后即得铜纳米线。本方法具有环保、反应条件温和、反应易于控制、成本低、工艺和流程简便的优点。
文档编号C30B29/00GK101319357SQ20081012299
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者刘晓光, 张锡凤, 曹智娟, 殷恒波, 程晓农, 伟 郝 申请人:江苏大学