一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)納米材料領(lǐng)域，涉及一種氧化亞銅納米粒子，具體來(lái)說(shuō)是一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]納米材料具有明顯不同于塊體材料和單個(gè)分子的特性:表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)等。無(wú)論是在理論上還是在實(shí)際的應(yīng)用方面，具有均一粒徑和形狀的無(wú)機(jī)納米顆粒都引起了人們極大的興趣。有規(guī)則形狀納米結(jié)構(gòu)的合成在光子、納米電子學(xué)、信息儲(chǔ)存、催化和生物傳感器等領(lǐng)域有極大的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]氧化亞銅(Cu2O)是少有的能被可見(jiàn)光激發(fā)的一種典型P型半導(dǎo)體材料，其能帶寬度為2.17eV。由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在各個(gè)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)逐漸引起人們的重視。Cu2O具有良好的氣敏性和壓電性，可被波長(zhǎng)為400-800 nm的可見(jiàn)光激發(fā)；多晶態(tài)Cu2O具有良好的穩(wěn)定性，可反復(fù)使用而不會(huì)被還原為Cu或氧化成CuO;此外，Cu2O無(wú)毒，儲(chǔ)量豐富，制備成本較低，價(jià)格低廉，其在各領(lǐng)域的用途逐漸得到人們的研究和開(kāi)發(fā)，并在人們的日常生活中起著不可或缺的作用。比如:(1)近年來(lái)，亞銅催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)己成為熱門(mén)研究方向，并廣泛應(yīng)用在有機(jī)合成、生物活性分子制備和工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。(2)Cu2O因其具有廉價(jià)、豐度大、易制備、吸收可見(jiàn)光、能帶隙可調(diào)和低毒等特性，在光催化領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。(3)氧化亞銅這種作為重要無(wú)機(jī)化工原料其工業(yè)用途很廣，工業(yè)產(chǎn)品大于90%是應(yīng)用到船舶的防污涂料領(lǐng)域，這種涂料可作為防污劑，通過(guò)海水對(duì)其溶解作用達(dá)到防污的目的。(4)利用氧化亞銅為基礎(chǔ)制備的氧化物-金屬?gòu)?fù)合材料，能作為非燃燒陽(yáng)極應(yīng)用與電解工藝中。隨著氧化亞銅形貌控制制備方法研究的不斷發(fā)展，其應(yīng)用價(jià)值也引起了廣泛關(guān)注，近些年來(lái)，采用不同方法制備形貌和尺寸可控的Cu2O納米晶已經(jīng)成為各國(guó)研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0005]2005年，Choi小組曾經(jīng)詳細(xì)的研究了電解液溫度、電解電壓、電流密度、電解液濃度、反應(yīng)時(shí)間和保護(hù)劑對(duì)Cu2O晶體生長(zhǎng)的形貌影響。此小組還報(bào)道使用三電極體系，用SDS(十二烷基硫酸鈉)，作為陰離子的表面活性劑從優(yōu)的吸附于晶面，在控制體系的pH范圍在(3.4、3.5、3.7、3.9)而得到晶形為立方體、去角立方體、八面體和截角八面體。Guo也報(bào)道了在無(wú)模板和表面活性劑的體系中，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓在0.6V時(shí)，能得到立方形Cu2O,電壓在0.7V可得到Cu2O納米球。Li等也曾報(bào)道親水離子液體([MEIN] +[ESD在室溫下，電解得到Cu20。在控制離子液體含量在(0-0.08%)可最終得到立方體、去角立方體、八面體、球狀等Cu20.Chen等用氨水和乙酸銅為反應(yīng)物，在聚四氟乙稀釜襯的高壓反應(yīng)釜中加熱150-245° C，反應(yīng)5-72 h,可以得到長(zhǎng)柱形粒子，并研究其成核機(jī)理。Li等用三乙醇胺、醋酸酸銅和水為原料，在高壓釜中，加熱到160°C并持續(xù)后，通過(guò)離心、洗滌和干燥后產(chǎn)生了八面體和八面體核殼形的Cu2O粒子。Zeng等使用DMF替代水的水熱反應(yīng)法，在控制最終的反應(yīng)時(shí)間制備了 Cu2O空心立方體及空心球。Jiao小組用PEG-200為溶劑得到尺寸在50nm-200nm之間的Cu2O立方體。
[0006]朱海濤使用聚乙烯吡咯烷酮制備出了氧化亞銅空心球。譚強(qiáng)強(qiáng)等使用尿素制備出來(lái)八面體氧化亞銅。陶菲菲等利用無(wú)水乙酸鈉和無(wú)水葡萄糖制備出了立方相氧化亞銅。
[0007]李亞棟使用硝酸銅為銅源，硼氫化鉀為還原劑，在油浴下，得到250nm左右的納米球，但是表面比較光滑，表面積因而比表面積相對(duì)較小。
[0008]理論上，具有特定晶面的氧化亞銅有利于提尚其光催化性能。
[0009]綜上所述，具有不同晶面的氧化亞銅對(duì)于光催化降解有機(jī)物的效率是不同的，所以擁有特殊晶面的氧化亞銅對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有較大效益，因此探索出相對(duì)成本較低、操作簡(jiǎn)單、具有特殊晶面的氧化亞銅納米材料及制備方法具有重要意義。而本方法制備的二十六面體氧化亞銅有著多種晶面，其中有著特定的晶面在光催化降解有機(jī)物領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。
[0010]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的制備方法，所述的這種二十六面體氧化亞銅納米粒子的制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的制備二十六面體氧化亞銅納米粒子的方法成本高、工藝復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。
[0012]本發(fā)明提供了一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的制備方法，將無(wú)機(jī)銅鹽溶解于溶劑中，加入添加劑，然后加入堿性物質(zhì)，隨后加入還原劑混合均勻后，在30-90°C條件下，進(jìn)行反應(yīng)0.5-6h，將所得的反應(yīng)液控制轉(zhuǎn)速為6000-8000r/min進(jìn)行離心分離，所得的沉淀用去離子水洗滌至洗出液的PH為中性，然后控制溫度為40-80°C進(jìn)行烘干，即得到二十六面體氧化亞銅納米粒子；
上述所用的無(wú)機(jī)銅鹽、溶劑、添加劑、堿性物質(zhì)和還原劑的物料比為0.001-0.1mol:5_200ml:0.005~4g:0.05-0.4g:0.05-lg ;
其中，所述的無(wú)機(jī)銅鹽為硝酸銅、硫酸銅、或者氯化銅；
所述的溶劑為水、乙醇、甲醇、或者乙二醇的一種及兩種以上組成的混合物；
所述的添加劑為鹽酸、乙二胺、或者檸檬酸鈉的一種及兩種以上組成的混合物；
所述的堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、或者碳酸氫鈉一種及兩種以上組成的混合物；
所述的還原劑為甲酸、乙醛、葡萄糖、或者抗壞血酸一種及兩種以上組成的混合物。
[0013]進(jìn)一步的，所述的無(wú)機(jī)銅鹽為硝酸銅，所述的溶劑水，所述的添加劑為乙二胺，所述的堿性物質(zhì)為碳酸氫鈉，所述的還原劑為葡萄糖。
[0014]進(jìn)一步的，上述的一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的制備方法，包括如下步驟: (I )、將無(wú)機(jī)銅鹽溶解于溶劑中得到無(wú)機(jī)銅鹽溶液；
(2)、在步驟(I)所得的無(wú)機(jī)銅鹽溶液中加入添加劑，攪拌10-20min，加入堿性物質(zhì)攪拌10-20min，再加入還原劑，攪拌混合均勻后，在30-90°C條件下，進(jìn)行反應(yīng)0.5_6h ；
(3)、步驟(2)反應(yīng)結(jié)束后，所得的反應(yīng)液自然冷卻到室溫，然后控制轉(zhuǎn)速為6000-8000r/min進(jìn)行離心分離，所得的沉淀用去離子水洗滌至洗出液的pH為中性，然后控制溫度為40°C -80°C進(jìn)行烘干，即得二十六面氧化亞銅納米粒子。
[0015]本發(fā)明還提供了通過(guò)上述的方法獲得的一種二十六面體氧化亞銅納米粒子作為光催化劑催化降解有機(jī)污染物中的用途。
[0016]上述所得的二十六面氧化亞銅納米粒子，暴露的晶面比較多，因而其可用于催化降解有機(jī)污染物。其用于催化降解有機(jī)污染物時(shí)，由于其具有的特定的晶面對(duì)光催化的效率比較高，因此可以提高氧化亞銅作為光催化劑催化降解有機(jī)污染物的催化效率。
[0017]本發(fā)明的一種二十六面體氧化亞銅納米粒子，由于具有的特定的晶面對(duì)光催化的效率比較高，因而其用于催化降解有機(jī)污染物反應(yīng)時(shí)，提高氧化亞銅作為光催化劑催化降解有機(jī)污染物的催化效率。本發(fā)明的制備方法，由于使用水熱法制備，因此具有生產(chǎn)成本低廉，制備過(guò)程簡(jiǎn)單可控，適合大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是實(shí)施例1所得的一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的掃描電鏡圖譜。
[0019]圖2是實(shí)施例1所得的一種二十六面體氧化亞銅納米粒子的廣角XRD圖。<