一種制備貴金屬粉體的方法
【技術領域】
[0001]本發明提供一種制備貴金屬粉體的方法，特別是涉及一種利用光化學合成法制備貴金屬及其合金粉體的方法，實現在低溫低能耗條件下制備貴金屬粉體。
【背景技術】
[0002]貴金屬材料(金、銀、舒、銘、鈀、鋨、銥、鉑)由于具有特殊的電、熱、催化等物理和化學性能，被稱為“工業味精”，很難被其他元素替代。已知貴金屬材料在電子、化工、能源、生物、科學儀器、航空航天等領域都扮演著重要角色，隨著技術進步，其新的需求點也在不斷地被開發出來。
[0003]由于貴金屬資源稀缺，價格昂貴，如何更有效地使用貴金屬材料成為了一項重要研究課題。使貴金屬材料粉體化是提高貴金屬材料使用效率和范圍最常用的手段之一。但需要指出的是，目前貴金屬粉體材料的工業化制備方法主要是電解法和化學置換法，其成本高、能耗高、生產過程環境污染嚴重，因此開創有自主產權、設備簡單、低能耗、綠色環保的貴金屬粉體材料工業化生產工藝將符合產業發展方向，對生態環境治理都具有至關重要的作用。
【發明內容】
[0004]針對現有制備方法的不足和提高貴金屬粉體產品質量的需求，本發明提供一種貴金屬粉體材料制備方法，具有簡單、高效、快速、可控、綠色環保、低能耗等特點。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
[0006]—種制備貴金屬粉體的方法，包括步驟:
[0007]I)配置堿性貴金屬前驅液
[0008]取含有貴金屬離子的前驅液，并將所述前驅液的pH值調節為7?14 ;
[0009]2)加入羥基化合物，制備混合液
[0010]向所述前驅液中加入羥基化合物，得到混合液；
[0011]3)放置在紫外線下光照
[0012]利用波長為180?375nm的紫外光照射所述混合液0.05?48小時，獲得含貴金屬納米粒子的膠體溶液；
[0013]4)靜置
[0014]將所述膠體溶液放置在室溫室壓無紫外光照條件下靜置0.001?48小時；
[0015]5)干燥處理
[0016]采用冷凍干燥法或加熱干燥處理靜置過的所述膠體溶液，干燥結束后，即可獲得所述貴金屬粉體。
[0017]作為優選的技術方案，所述的貴金屬離子為金、銀、釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑中的一種或兩種的金屬鹽離子。
[0018]作為優選的技術方案，步驟I)中采用濃度為0.01?5mol/L的NaOH或KOH溶液對所述前驅液的PH值進行調節。
[0019]作為優選的技術方案，所述步驟2)中所述的羥基化合物為二羥基萘、葡萄糖、萘酚、辛基苯基聚氧乙烯醚、維生素C、聚乙烯醇或脫氧核糖核酸。
[0020]作為優選的技術方案，所述步驟2)所得到的混合液中所述貴金屬離子與所述羥基化合物的摩爾比為1:0.3?20，且所述貴金屬離子的濃度為1.0X10 5?3mol/L。
[0021]作為進一步的優選，貴金屬離子與強基化合物摩爾比為1:1?5，溶液中貴金屬離子的濃度為1.0X10 3?lmol/Lo
[0022]由于貴金屬離子前驅液一般為酸性且具有氧化性，特別是含氧化性較強的硝酸根金屬離子溶液，比如硝酸銀、硝酸鈀、硝酸釕，因此優先加入NaOH或KOH溶液，調節pH值大于7，可以有效防止羥基化合物被氧化，保障羥基化合物在紫外光照下產生還原物質羥基自由基，作為優選，羥基合物為二羥基萘和萘酚。
[0023]在堿性溶液中，羥基化合物受到180nm?375nm紫外光輻射后，產生羥基自由基，還原貴金屬離子，獲得貴金屬單質粒子。
[0024]由于貴金屬離子、輕基化合物的濃度和pH值將影響貴金屬粒子的形貌和尺寸，因此配置合適的反應溶液溶度可以獲得更佳的形貌和尺寸。需要指出的是，溶液中不添加任何分散劑，在干燥過程中有助于水分揮發，粉體干燥無需高溫。一旦加入分散劑，分散劑會粘附在粒子表面，水分揮發會受到分散劑的影響，粉體干燥則變得不容易，需要更高的溫度，進而影響粒子的尺寸和形貌。
[0025]作為優選的技術方案，紫外光照時間為0.5?6小時，紫外光照波段為180nm?250nmo
[0026]作為優選的技術方案，所述步驟5)是將靜置后的含貴金屬粒子溶液立即冷凍，后采用冷凍干燥法或加熱干燥處理，干燥溫度為-10?120°C，干燥時間為0.5?120小時，干燥氣壓為10 4?10 2Pa0
[0027]干燥溫度為-10°C?0°C時，貴金屬粒子不易發生迀移和獲得能量，可以有效防止金屬粒子發生團聚和長大，因此采用冷凍干燥法處理含貴金屬粒子的膠體溶液，有利于獲得形貌和尺寸可控的粉體材料。干燥溫度為O?120°C時，水分揮發較快，干燥時間減少，粒子尺寸和形貌變化不大。低于_10°C，對設備要求較高，需要耗費更多的電量；高于120°C，則溫度較高，容易改變貴金屬粒子尺寸和形貌。
[0028]作為優選的技術方案，所述貴金屬粉體的粒徑為1.8nm?0.1mm
[0029]由于溶液中不含分散劑，膠體溶液中貴金屬粒子的相互碰撞幾率與室溫室壓條件下靜置的時間成正比。靜置時間越長，則粒子碰撞幾率越大，發生團聚的機會越大；靜置時間越短，相互碰撞幾率越小，發生團聚的機會越小；團聚程度將影響形貌、尺寸和分散度，因此控制室溫室壓條件下靜置的時間，將影響貴金屬粉體粒子的形貌、尺寸和分散度。無紫外光照條件下，則無法產生羥基自由基，還原反應無法進行，粒子形貌和尺寸不再受到紫外光照的影響。
[0030]在上述方案中，由于還原劑、貴金屬離子的濃度、pH值和紫外光照時間、靜置時間對貴金屬粒子的形貌和尺寸有重要影響，因此可以制備形貌各異、尺寸不同、分散性良好的貴金屬粒子，且方法簡單，綠色環保，無需耗費大量能源，可應用于工業化生產。區別于其他制備方法還原反應逐漸停止的特點，本發明所涉及的紫外光照合成金屬納米粒子的步驟具有簡單可控的特點，離開紫外光照，則金屬離子還原反應立即中斷，因此，可很好地控制金屬納米粒子尺寸和形貌。本發明所制備的貴金屬粉體有望運用于粉末冶金、納米電子器件、精密科學儀器、傳感器、航空航天、新能源、化工化學、汽車工業、3D打印等領域。
[0031]由于采用了上述技術方案，一種制備貴金屬粉體的方法，包括步驟:1)配置堿性貴金屬前驅液:取含有貴金屬離子的前驅液，并將所述前驅液的PH值調節為7?14 ;2)加入羥基化合物:制備混合液，向所述前驅液中加入羥基化合物，得到混合液；3)放置在紫外線下光照:利用波長為180?375nm的紫外光照射所述混合液0.05?48小時，獲得含貴金屬納米粒子的膠體溶液；4)靜置:將所述膠體溶液放置在室溫室壓無紫外光照條件下靜置0.001?48小時；5)干燥處理:采用冷凍干燥法或加熱干燥處理靜置過的所述膠體溶液，干燥結束后，即可獲得所述貴金屬粉體；簡單、高效、快速、可控、綠色環保、低能耗。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發明的制備方法流程圖；
[0033]圖2為本發明實施例3中制備的鉑-銥合金粉體樣品。
【具體實施方式】
[0034]以下結合實例對本方法做進一步描述，但本方法不限于以下所述范圍。
[0035]—種制備貴金屬粉體的方法，包括步驟:
[0036]I)配置堿性貴金屬前驅液
[0037]取含有貴金屬離子的前驅液，并將所述前驅液的pH值調節為7?14 ;
[0038]2)加入羥基化合物，制備混合液
[0039]向所述前驅液中加入羥基化合物，得到混合液；
[0040]3)放置在紫外線下光照
[0041]利用波長為180?375nm的紫外光照射所述混合液0.05?48小時，獲得含貴金屬納米粒子的膠體溶液；
[0042]4)靜置
[0043]將所述膠體溶液放置在室溫室壓無紫外光照條件下靜置0.001?48小時；
[0044]5)干燥處理
[0045]采用冷凍干燥法或加熱干燥處理靜置過的所述膠體溶液，干燥結束后，即可獲得所述貴金屬粉體。
[0046]所述的貴金屬離子為金、銀、釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑中的一種或兩種的金屬鹽離子。
[0047]步驟I)中采用濃度為0.01?5mol/L的NaOH或KOH溶液對所述前驅液的pH值進行調節。
[0048]所述步驟2)中所述的羥基化合物為二羥基萘、葡萄糖、萘酚、辛基苯基聚氧乙烯醚、維生素C、聚乙烯醇或脫氧核糖核酸。
[0049]所述步驟2)所得到的混合液中所述貴金屬離子與所述羥基化合物的摩爾比為1:0.3?20，且所述貴金屬離子的濃度為1.0X10 5?3mol/L0
[0050]所述步驟3)中紫外光照時間為0.5?6小時，紫外光照波段為180?250nm。
[0051]所述步驟5)是將靜置后的含貴金屬粒子溶液立即冷凍，后采用冷凍干燥法或加熱干燥處理，干燥溫度為-10?120 °C，干燥時間為0.5?120小時，干燥氣壓為10 4?102Pa0
[0052]所述貴金屬粉體的粒徑為1.8nm?0.1mm。
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