納米銅和納米鎳粒徑的控制及粒徑與熔點(diǎn)的關(guān)系.pdf

1、本文采用電子束輻照技術(shù)來(lái)制備納米銅和納米鎳。通過(guò)改變輻照體系條件來(lái)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(diǎn)的相關(guān)性，另外對(duì)于納米金屬粒子在不同溶劑中的分散性進(jìn)行了一些探索。 實(shí)驗(yàn)過(guò)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(hù)劑，以去離子水為溶劑介質(zhì)，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的酸堿度來(lái)配置溶液進(jìn)行輻照。在這過(guò)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(duì)納米金屬粒子粒徑的影響。 對(duì)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(jiàn)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(jìn)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(duì)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(shí)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(shí)所得產(chǎn)物為鎳和三氧化二鎳粉的混合物，且部分團(tuán)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(duì)納米

4、鎳的粒徑大小有影響。不加表面活性劑時(shí)，生成的納米鎳粒子團(tuán)聚厲害。當(dāng)PVA量加入較少時(shí)，能局部阻止一些納米粒子聚集；當(dāng)加入PVA量最適宜時(shí)，PVA起遮蔽和保護(hù)作用，阻止了顆粒的團(tuán)聚；當(dāng)加入太多量的PVA時(shí)，納米粒子粒徑有所減小，但顆粒可能被多層聚合物所覆蓋，過(guò)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(duì)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(shí)，能得到比較純的納米銅，而當(dāng)pH值小于4時(shí)，所得納米銅粉不穩(wěn)定，pH值在4-4.5之間時(shí)所得粉末為橙黃色的氧化亞銅，當(dāng)pH值大于9時(shí)，所得產(chǎn)物為含有氫氧化銅的黃色沉淀物。 而對(duì)于制備納米鎳粒子來(lái)說(shuō)，體系pH值約為6.8左右(沒(méi)有調(diào)節(jié)pH值)，經(jīng)輻照后無(wú)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(shí)，pH值對(duì)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(shí)，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(shí)，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(gè)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(gè)月后，表面基本無(wú)氧化，這使納米銅實(shí)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(tuán)聚和氧化； 激光粒度分析表明，納米金屬粒子測(cè)試時(shí)分散在乙醇中要好于水中；紫外-可見(jiàn)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。