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纳米铜粉的制备及其分散技术研究

王丽芝  
【摘要】:纳米材料由于具有不同于常规材料的物理和化学性质,而被广泛应用于各个领域。目前,制备纳米材料的方法有多种,从生产工艺方面来讲,化学法制备纳米材料具有生产效率高、操作方便、对设备要求较低等优点,但生产过程有污染、制备工艺不稳定;从金属纳米颗粒的品质来讲,物理法具有明显的优势,而且整个制备过程对环境友好。 电爆法是一种新型的制备纳米材料的物理方法,具有操作简单、过程参数可调、能量利用率高、产物粒径分布较窄、纯度高等优点。但因纳米颗粒尺寸较小,具有较高的表面能且化学活性较高,在制备和储存过程中容易发生团聚、氧化等问题,使得纳米材料的应用受到极大的限制。 本文利用课题组自行研制的流体电爆设备制备纳米铜粉。在传统电爆设备的基础上引入液体喷淋循环装置,即在电爆过程中,形成均匀且完整的油幕,使得纳米铜粉直接浸入到润滑油基础油中,提高了纳米铜粉的分散性能。采用X射线衍射分析仪(XRD)、透射电镜(TEM)表征纳米铜粉的成分和形貌特征。研究结果表明,纳米铜粉形态为球形或类球形,极少数为不规则状,粒径范围主要分布在15-55nm之间,且平均粒径为30nm。通过对比通油与不通油状态下纳米铜粉的TEM照片、沉降实验以及结合紫外-可见分光光度计(UV-Vis),测试结果表明液体喷淋循环装置能够有效地避免纳米铜粉的团聚;同时还能够减少纳米铜粉的氧化,提高产物的纯度。 对所制的纳米铜粉进行了分散实验。以油酸作为表面活性剂,利用其空间位阻效应来改变纳米铜粉表面的性质,从而起到防止颗粒团聚的作用。通过改变油酸的体积百分比浓度,在最大吸收波长处测定纳米铜粉的吸光度数值,绘制浓度-吸光度曲线,从而得到油酸的最佳添加量。


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