銅納米流體的分散穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文對(duì)一步化學(xué)法制備銅納米流體進(jìn)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(luò)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(shù)膠＼AG、十六烷基三甲基溴化銨＼CTAB等)以及水為溶劑,通過(guò)化學(xué)還原反應(yīng)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(duì)銅納米流體的制備及其分散穩(wěn)定性的影響。通過(guò)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(xué)分析研究了銅納米流體中銅顆粒的粒度、形貌；通過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(dá)1～10nm,數(shù)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(dāng)KOH加入量為0.7M時(shí),穩(wěn)定性較好,能夠穩(wěn)定存在兩個(gè)半月。CTAB對(duì)銅納米流體的穩(wěn)定機(jī)制應(yīng)該為靜電位阻穩(wěn)定機(jī)制。
　　 2.分散劑AG加入量為5.7×10-5M制備的銅納米流體的數(shù)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(jīng)過(guò)兩周時(shí)間的放置后,沉降了大約5mm,表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性,這主要是靠分散劑AG的空間穩(wěn)定機(jī)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(dāng)溶液保持pH值為8時(shí),PVP將不會(huì)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(gè)月沒(méi)有發(fā)生明顯的沉淀。銅納米流體的Zeta電位為-44.07mV,測(cè)試的Zeta電位絕對(duì)值超過(guò)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(jī)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(shí)對(duì)銅納米流體的分散穩(wěn)定性有重要影響。當(dāng)加入的分散劑為CTAB,在20℃和40℃時(shí)能夠制備出平均粒徑為2nm、穩(wěn)定性超過(guò)兩周的銅納米流體。當(dāng)加入的分散劑為阿拉伯樹(shù)膠,在80℃以下溫度能制備出粒徑為20nm、穩(wěn)定性超過(guò)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(duì)阿拉伯樹(shù)膠的吸附性能影響較小,溫度較高時(shí),阿拉伯樹(shù)膠仍然發(fā)

6、揮較好的分散效果。
　　 5.通過(guò)粉末XRD分析,發(fā)現(xiàn)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(guò)TEM分析,發(fā)現(xiàn)粉末形狀大部分是球形,并且顆粒的分散性較好。采用化學(xué)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(xué)法制備的銅納米流體導(dǎo)熱系數(shù)有顯著增加。室溫下,測(cè)得原液的導(dǎo)熱系數(shù)平均值0.7833 W/m·K,測(cè)得經(jīng)三次離心洗滌后用超聲波分散制備的銅納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)平均值為0.