納米銅和納米鎳粒徑的控制及粒徑與熔點的關(guān)系.pdf

1、本文采用電子束輻照技術(shù)來制備納米銅和納米鎳。通過改變輻照體系條件來控制納米粒子的粒徑，在此基礎(chǔ)上初步研究了納米金屬粒子的粒徑與其熔點的相關(guān)性，另外對于納米金屬粒子在不同溶劑中的分散性進行了一些探索。 實驗過程中，分別以CuSO4·5H2O和NiSO4·6H2O為原料，以異丙醇為氧化性自由基的去除劑，加入不同的表面活性劑作保護劑，以去離子水為溶劑介質(zhì)，通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿度來配置溶液進行輻照。在這過程中，研究了金屬離子濃度，體系pH

2、值，輻照劑量，不同表面活性劑和不同表面活性劑濃度對納米金屬粒子粒徑的影響。 對分離后所得納米粒子采用X-射線衍射儀、透射電子顯微鏡、紫外-可見分光光譜儀、傅立葉紅外光譜儀、激光粒度儀、掃描電子顯微鏡和示差掃描量熱分析進行了表征。 XRD結(jié)果表明，在常溫常壓下不加任何催化劑，以異丙醇為自由基去除劑，用電子束輻照技術(shù)可以成功的制備出納米銅和納米鎳顆粒。 不同表面活性劑對納米銅和納米鎳的粒徑大小和純度有影響。SDBS為

3、表面活性劑時所得納米銅粉在粒徑分布和分散性方面都優(yōu)于以PVA、PEG和明膠為表面活性劑所得納米銅粉；PEG為表面活性劑時所得產(chǎn)物為鎳和三氧化二鎳粉的混合物，且部分團聚了，而PVA、SDBS和PVP所得產(chǎn)物在分散性和純度上都優(yōu)于以PEG為表面活性劑所得納米鎳粉。 保持其它工藝條件不變，一定濃度范圍內(nèi)(0.48g/100ml-2.2g/100ml)，表面活性劑PVA濃度越大，納米銅的粒徑越小。 表面活性劑(PVA)濃度對納米

4、鎳的粒徑大小有影響。不加表面活性劑時，生成的納米鎳粒子團聚厲害。當(dāng)PVA量加入較少時，能局部阻止一些納米粒子聚集；當(dāng)加入PVA量最適宜時，PVA起遮蔽和保護作用，阻止了顆粒的團聚；當(dāng)加入太多量的PVA時，納米粒子粒徑有所減小，但顆?？赡鼙欢鄬泳酆衔锼采w，過量得PVA分子鏈與顆粒表面的PVA分子鏈相互纏結(jié)，使得其分散性變差。 表面活性劑(明膠)量對納米銅的粒徑大小有影響。一定濃度范圍內(nèi)(0.32g/100ml-0.96g/100

5、ml)，隨著明膠濃度的增大，納米銅平均粒徑有所減小，但粒徑大小和粒徑分布范圍變化都不大。 當(dāng)用NH3·H2O/NH4·AC緩沖溶液使pH值保持在5-9之間時，能得到比較純的納米銅，而當(dāng)pH值小于4時，所得納米銅粉不穩(wěn)定，pH值在4-4.5之間時所得粉末為橙黃色的氧化亞銅，當(dāng)pH值大于9時，所得產(chǎn)物為含有氫氧化銅的黃色沉淀物。 而對于制備納米鎳粒子來說，體系pH值約為6.8左右(沒有調(diào)節(jié)pH值)，經(jīng)輻照后無沉淀物產(chǎn)生；當(dāng)用

6、NH3·H2O/NH4·AC緩沖溶液使pH值保持在8-11之間時，pH值對其形貌和粒徑影響都不大。 保持其它工藝條件不變，在一定濃度范圍內(nèi)，隨著金屬離子(Cu2+、Ni2+)濃度的減小，納米金屬粒子的粒徑減小。 輻照劑量越大，輻照溶液還原的越完全。當(dāng)輻照劑量小于200kGy時，所得產(chǎn)物為鎳和氫氧化鎳的混合物；當(dāng)輻照劑量增大到300kGy時，產(chǎn)物為較純的納米鎳粉。 所得納米銅粉用油酸鈍化可以有效的防止銅粉的表面氧化

7、。未經(jīng)油酸鈍化的銅粉在空氣中放置一個月后，則表面氧化明顯；而使用油酸鈍化的銅粉在空氣中放置一個月后，表面基本無氧化，這使納米銅實際應(yīng)用的可能性變大了。 傅立葉紅外光譜表明，表面活性劑不但作為反應(yīng)的介質(zhì)而且作為修飾劑修飾在了納米微粒的表面，從而有效地阻止了納米微粒的團聚和氧化； 激光粒度分析表明，納米金屬粒子測試時分散在乙醇中要好于水中；紫外-可見光譜分析表明，納米金屬粒子在氯仿中的分散性要好于在丙酮、乙醇和水中的分散性。