銅納米流體的分散穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文對一步化學法制備銅納米流體進行了研究。選擇硼氫化鉀(KBH4)為還原劑,硫酸銅(CuSO4·5H2O)為氧化劑并添加絡合劑乙二胺四乙酸鈉(EDTA-2Na)、氫氧化鉀(KOH)、分散劑(聚乙烯吡咯烷酮＼PVP、阿拉伯樹膠＼AG、十六烷基三甲基溴化銨＼CTAB等)以及水為溶劑,通過化學還原反應制備銅納米流體。主要研究了分散劑的種類及其加入量、KOH加入量、EDTA-2Na加入量及溫度對銅納米流體的制備及其分散穩(wěn)定性的影響。通過透射電子

2、顯微鏡(TEM)、激光粒度分析儀、X射線衍射分析儀(XRD)和化學分析研究了銅納米流體中銅顆粒的粒度、形貌；通過激光粒度分析儀、重力沉降分析、Zeta電位分析研究了銅納米流體分散穩(wěn)定性。
　　 實驗結果表明:
　　 1.分散劑CTAB的加入量為0.125M,KOH加入量為1.0M,制備的銅納米流體中銅顆粒粒度范圍最窄可達1～10nm,數量平均粒度最小為1.09nm,這是迄今為止世界上最小的銅納米流體粒徑,但穩(wěn)定性較差,只

3、能穩(wěn)定存在一天。當KOH加入量為0.7M時,穩(wěn)定性較好,能夠穩(wěn)定存在兩個半月。CTAB對銅納米流體的穩(wěn)定機制應該為靜電位阻穩(wěn)定機制。
　　 2.分散劑AG加入量為5.7×10-5M制備的銅納米流體的數量平均粒徑為47.8nm,顆粒粒度分布曲線呈不平均的雙峰狀；經過兩周時間的放置后,沉降了大約5mm,表現出較好的穩(wěn)定性,這主要是靠分散劑AG的空間穩(wěn)定機制發(fā)揮作用。
　　 3.分散劑PVP加入量為0.216M,KOH的加入量

4、為0.7M,銅納米流體的pH值為9,制備銅納米流體的顆粒最小平均粒徑為5.30nm,粒度分布最窄。分散劑PVP在水中的溶解度隨溶液pH值的增大而減小,當溶液保持pH值為8時,PVP將不會從溶液中脫溶,可以獲得分散穩(wěn)定性較好的銅納米流體,一個月沒有發(fā)生明顯的沉淀。銅納米流體的Zeta電位為-44.07mV,測試的Zeta電位絕對值超過了穩(wěn)定液體30mV的臨界值,表明制備的銅納米流體體系是穩(wěn)定的。這主要是靠分散劑PVP的空間穩(wěn)定機制發(fā)揮作用

5、。
　　 4.溫度能夠提高銅納米流體制備速度,同時對銅納米流體的分散穩(wěn)定性有重要影響。當加入的分散劑為CTAB,在20℃和40℃時能夠制備出平均粒徑為2nm、穩(wěn)定性超過兩周的銅納米流體。當加入的分散劑為阿拉伯樹膠,在80℃以下溫度能制備出粒徑為20nm、穩(wěn)定性超過兩周的銅納米流體。在高溫下,分散劑CTAB可能從晶核表面脫附,從而發(fā)生奧斯特瓦爾德老化,使顆粒粒徑增大。溫度對阿拉伯樹膠的吸附性能影響較小,溫度較高時,阿拉伯樹膠仍然發(fā)

6、揮較好的分散效果。
　　 5.通過粉末XRD分析,發(fā)現制備的納米流體中粉末主要由Cu組成,還含有微量的Cu2O。通過TEM分析,發(fā)現粉末形狀大部分是球形,并且顆粒的分散性較好。采用化學分析法,分析了納米流體中粉末中含有88.51％的Cu。
　　 6.一步化學法制備的銅納米流體導熱系數有顯著增加。室溫下,測得原液的導熱系數平均值0.7833 W/m·K,測得經三次離心洗滌后用超聲波分散制備的銅納米流體的導熱系數平均值為0.