專利名稱：一種制備蒲公英狀氧化銅空心微米球的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)材料氧化銅(CuO)的制備方法，尤其是指氧化銅空心微米球的制
備方法。
背景技術(shù)：
氧化銅(CuO)是一種重要的半導(dǎo)體過渡金屬氧化物，具備優(yōu)異的電學(xué)性能，在催 化劑、氣體傳感器、鋰離子電池材料、場(chǎng)發(fā)射發(fā)射器及超導(dǎo)體等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景， 還可以與其它氧化物組成復(fù)合物氧化物材料以提高其催化性能，因而在材料化學(xué)領(lǐng)域越來 越受到關(guān)注。目前制備氧化銅(CuO)空心微米球的方法主要有硬模板法，軟模板法，差別擴(kuò) 散法(Kirkendall effect)，奧式熟化法(Ostwald ripening)，化學(xué)自組裝法。軟模板法 (soft template method)是把金屬鹽(溶于水)直接加入含有氣泡、乳狀液或膠束等軟模 板的水溶液中，直接通過水熱處理，就得到無機(jī)氧化物納米(微米)空心球。軟模板法制備 的產(chǎn)物尺寸均勻，形貌和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，模板易去除，是一種合成空心球的有效方法。但是利用 十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為軟模板，尿素為沉淀劑，制備蒲公英狀CuO空心微米球還 沒有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種方便、有效的制備方法。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的一種制備蒲公英狀氧化銅空心微米球的方法，其特征在于包括下述步驟(1)將硝酸銅、尿素溶于蒸餾水中，形成混合溶液，然后往混合溶液中加入十六烷 基三甲基溴化銨，使其形成均勻的膠狀物；其中硝酸銅與尿素的摩爾比為1 2 4;硝酸 銅和尿素的摩爾總數(shù)與蒸餾水的摩爾比為1 100 105;加入的十六烷基三甲基溴化銨 質(zhì)量占混合溶液質(zhì)量的4 10% ；(2)然后將膠狀物移入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后將反應(yīng)物加熱至180 190°C分別保溫 6 8小時(shí)，然后自然冷卻至室溫；(3)將反應(yīng)物進(jìn)行沉淀、離心分離，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，于 80°C干燥4小時(shí)得到黑色產(chǎn)物為蒲公英狀CuO空心微米球。作為優(yōu)選，上述制備方法中硝酸銅與尿素的摩爾比為1 3。作為優(yōu)選，上述制備方法中加入的十六烷基三甲基溴化銨質(zhì)量占混合溶液質(zhì)量的
5 7%。作為優(yōu)選，上述制備方法中在反應(yīng)釜內(nèi)的裝填度為75%，裝填度是指反應(yīng)物料的 體積占反應(yīng)釜體積的百分比。本發(fā)明中制備蒲公英狀CuO空心微米球的方法是采用模板水熱法，當(dāng)硝酸銅 Cu(NO3)2 · 3H20、尿素CO(NH2)2溶于蒸餾水中形成混合溶液，然后加入十六烷基三甲基溴化 銨(CTBA)，在磁力攪拌下，使其形成均勻的膠狀物；本發(fā)明中的反應(yīng)釜為內(nèi)襯聚四氟乙烯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜。有益效果本發(fā)明制備過程中，所用試劑均為商業(yè)產(chǎn)品，無需繁瑣制備；本發(fā)明工 藝可控性強(qiáng)，易操作，成本低，制得的產(chǎn)物純度高。


圖1是用本發(fā)明方法制得的蒲公英狀CuO空心微米球的掃描電鏡(SEM)照片；圖2是用本發(fā)明方法制得的蒲公英狀CuO空心微米球的SEM照片；圖3是用本發(fā)明方法制得的蒲公英狀CuO空心微米球的X射線衍射(XRD)譜圖；圖4是用本發(fā)明方法制得的蒲公英狀CuO空心微米球的傅立葉紅外(FTIR)光譜 圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1將2mmol硝酸銅Cu (NO3) 2 · 3H20,6mmol尿素CO (NH2) 2溶于15mL蒸餾水中，然后加 入Ig CTAB，在磁力攪拌下，使其形成均勻的膠狀物，將膠狀物移入體積為20mL內(nèi)襯聚四氟 乙烯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜內(nèi)，裝填度為75%，密封后將其加熱至180°C分別保溫6小時(shí)，然 后自然冷卻至室溫。將其中黑色沉淀離心分離，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，于 80°C干燥4小時(shí)得到產(chǎn)物。將所得黑色的產(chǎn)物直接在掃描電鏡下觀察(如圖1)，可以發(fā)現(xiàn) 大量直徑在5到10微米左右空心球生成。從圖2的SEM照片可以明顯地看出該蒲公英結(jié) 構(gòu)內(nèi)部有一個(gè)空心穴，并且這些微米球由許多微小的晶帶組裝成。這些晶帶垂直排列在球 狀表面，指向同一個(gè)中心。圖3的XRD分析表明產(chǎn)物為純相CuO。圖4的FIlR圖譜清楚表 明CuO吸收峰的存在。在3455cm—1和1634cm 1處的吸收峰分別歸因于產(chǎn)物表面水分子的伸 縮振動(dòng)，彎曲振動(dòng)以及表面的羥基基團(tuán)。沒有檢測(cè)到其它吸收峰，表明利用模板水熱法所制 備的產(chǎn)物為純CuO。實(shí)施例2將2mmol硝酸銅Cu (NO3) 2 · 3H20, 5mmol尿素CO (NH2) 2溶于15mL蒸餾水中，然后加 入Ig CTAB，在磁力攪拌下，使其形成均勻的膠狀物，將膠狀物移入體積為20mL內(nèi)襯聚四氟 乙烯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜內(nèi)，裝填度為75%，密封后將其加熱至180°C分別保溫8小時(shí)，然 后自然冷卻至室溫。將其中黑色沉淀離心分離，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，于 80°C干燥4小時(shí)得到產(chǎn)物。產(chǎn)物的形貌，結(jié)構(gòu)和成分等特性均與實(shí)施例1相似。實(shí)施例3將2mmol硝酸銅Cu (NO3) 2 · 3H20, 7mmol尿素CO (NH2) 2溶于15mL蒸餾水中，然后加 入Ig CTAB，在磁力攪拌下，使其形成均勻的膠狀物，將膠狀物移入體積為20mL內(nèi)襯聚四氟 乙烯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜內(nèi)，裝填度為75%，密封后將其加熱至190°C分別保溫6小時(shí)，然 后自然冷卻至室溫。將其中黑色沉淀離心分離，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，于 80°C干燥4小時(shí)得到產(chǎn)物。產(chǎn)物的形貌，結(jié)構(gòu)和成分等特性均與實(shí)施例1相似。實(shí)施例4將2mmol硝酸銅Cu (NO3) 2 · 3H20,6mmol尿素CO (NH2) 2溶于15mL蒸餾水中，然后加入Ig CTAB，在磁力攪拌下，使其形成均勻的膠狀物，將膠狀物移入體積為20mL內(nèi)襯聚四氟 乙烯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜內(nèi)，裝填度為75%，密封后將其加熱至190°C分別保溫8小時(shí)，然 后自然冷卻至室溫。將其中黑色沉淀離心分離，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，于 80°C干燥4小時(shí)得到產(chǎn)物。產(chǎn)物的形貌，結(jié)構(gòu)和成分等特性均與實(shí)施例1相似。
權(quán)利要求
1.一種制備蒲公英狀氧化銅空心微米球的方法，其特征在于包括下述步驟(1)將硝酸銅、尿素溶于蒸餾水中，形成混合溶液，然后往混合溶液中加入十六烷基三 甲基溴化銨，使其形成均勻的膠狀物；其中硝酸銅與尿素的摩爾比為1 2 4;硝酸銅和 尿素的摩爾總數(shù)與蒸餾水的摩爾比為1 100 105;加入的十六烷基三甲基溴化銨質(zhì)量 占混合溶液質(zhì)量的4 10% ；(2)然后將膠狀物移入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后將反應(yīng)物加熱至180 190°C分別保溫6 8 小時(shí)，然后自然冷卻至室溫；(3)將反應(yīng)物進(jìn)行沉淀、離心分離，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌3次，于80°C干 燥4小時(shí)得到黑色產(chǎn)物為蒲公英狀CuO空心微米球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于硝酸銅與尿素的摩爾比為1 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于加入的十六烷基三甲基溴化銨質(zhì)量占 混合溶液質(zhì)量的5 7%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在反應(yīng)釜內(nèi)的裝填度為75%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無機(jī)材料氧化銅(CuO)的制備方法，尤其是指氧化銅空心微米球的制備方法。本發(fā)明是將硝酸銅、尿素溶于蒸餾水中，形成混合溶液，然后往混合溶液中加入十六烷基三甲基溴化銨(CTBA)，使其形成均勻的膠狀物；然后將膠狀物移入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后進(jìn)行反應(yīng)一定時(shí)間，再自然冷卻至室溫；最后將反應(yīng)物進(jìn)行沉淀、離心分離，得到黑色產(chǎn)物為蒲公英狀CuO空心微米球。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可控性強(qiáng)，易操作，成本低，制得的產(chǎn)物純度高，所用試劑均為商業(yè)產(chǎn)品，無需繁瑣制備。本發(fā)明在半導(dǎo)體行業(yè)具有廣泛的用途。
文檔編號(hào)C01G3/02GK102139910SQ201110075748
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者唐為華, 朱暉文, 李培剛, 王順利 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)