一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備
【專利說明】一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及納米功能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]銅納米材料作為重要的工業(yè)原料代替貴金屬金、銀在制備高級潤滑油添加劑、導(dǎo)電漿料、高效催化劑以及抗菌劑等方面可大大降低成本，有著廣闊的應(yīng)用前景。但由于納米銅的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，暴露在空氣中很快被氧化，存在穩(wěn)定性和分散性較差等問題，因此穩(wěn)定性和分散性良好、尺寸和形貌可控的銅納米材料制備方法及其性能研究已經(jīng)成為了納米材料領(lǐng)域的研究熱點。
[0004]近年來發(fā)展起來的制備銅納米材料的方法主要有物理氣相沉積法、電化學(xué)沉積法、金屬有機化合物熱分解法、液相化學(xué)還原法、水熱法和微乳液法等。隨著人們對納米材料認識的不斷深入和納米科技的不斷發(fā)展，納米材料制備已不再局限于簡單的納米顆粒，而逐漸向設(shè)計和可控合成具有特定功能的納米復(fù)合材料過渡。研究表明納米粒子的復(fù)合不僅能有效避免單一納米粒子的團聚問題，而且還可充分發(fā)揮納米粒子的優(yōu)異性能，提高其作用效果。納米復(fù)合材料的形成通常通過化學(xué)鍵或靜電引力等作用進行異相材料間的結(jié)合。復(fù)合材料各相具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，不僅能提高納米材料的穩(wěn)定性，而且在光學(xué)電學(xué)磁學(xué)生物學(xué)等方面均顯示出新的協(xié)同效應(yīng)。因此納米復(fù)合材料的合成與應(yīng)用已成為當前研究的熱點之一。
[0005]高分子納米復(fù)合材料是由各種納米單元與有機高分子材料以各種方式復(fù)合成型的一種新型復(fù)合材料。對通常的納米粒子高分子復(fù)合材料按其復(fù)合的類型大致可分為三種：納米微粒與納米微粒復(fù)合，復(fù)合納米薄膜和納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合。納米粒子在高分子基體中可以均勻分散也可以非均勻分散；可能有序排布，也可能無序排布；復(fù)合體系的主要幾何參數(shù)包括納米單元的自身幾何參數(shù)，空間分布參數(shù)和體積分數(shù)。
[0006]高分子納米復(fù)合材料作為光催化劑有許多優(yōu)點。首先是其中的納米粒子粒徑很小、比表面積大、光催化效率高、化學(xué)反應(yīng)活性高；其次，納米粒子分散在介質(zhì)中往往具有透明性，容易運用光學(xué)手段來觀察界面間的電荷轉(zhuǎn)移、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、半導(dǎo)體能級結(jié)構(gòu)與表面態(tài)密度的變化；第三，納米粒子以高聚物作為基體，既能發(fā)揮納米粒子的高催化活性和選擇催化性，又能通過高聚物的穩(wěn)定作用使之具有長效穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種簡便快速的利用含有酚羥基和胺基的化合物制備納米銅復(fù)合材料，該復(fù)合材料對對硝基苯酚，亞甲基藍，羅丹明B具有很好的催化還原能力。
[0008]本發(fā)明所述方法的步驟如下：將聚醚胺用蒸餾水或無水乙醇或兩者混合溶劑溶解后，一式兩份分別溶解硫酸銅和氫氧化鈉，而后兩者混合制備氫氧化銅濁液。然后將多酚和聚醚胺依次加入反應(yīng)得到產(chǎn)物。將最終產(chǎn)物洗滌，離心，干燥，即得到酚胺聚合物包裹的具有催化性能的納米銅復(fù)合材料。
[0009]進一步的，所述步驟中分散劑為聚醚胺。
[0010]進一步的，所述步驟中的多酚是指鄰苯二酚或?qū)Ρ蕉又械闹辽僖环N。
[0011]進一步的，所述步驟中聚醚胺為聚醚胺D230或聚醚胺D400中的一種或其混合物。
[0012]進一步的，所述步驟中加入多酚、聚醚胺后的反應(yīng)溫度為40~100°C。
[0013]進一步的，所述步驟中加入多酚后，加入聚醚胺前的反應(yīng)時間為30~120min。
[0014]進一步的，所述步驟中多入多酚再加入聚醚胺后的反應(yīng)時間為4~12h。
[0015]進一步的，所述步驟中氫氧化銅與多酚的摩爾比為1:0.8-4ο
[0016]進一步的，所述的步驟中聚醚胺總量與多酚的摩爾比為1:0.8-1.2。
[0017]本發(fā)明所述的制備納米銅復(fù)合材料的方法具有如下優(yōu)點:成本低廉、制備方法簡單、反應(yīng)條件溫和、溶劑環(huán)境友好。
【附圖說明】
[0018]圖1為復(fù)合材料催化對硝基苯酚吸光度隨時間的變化曲線；
圖2為復(fù)合材料催化羅丹明B吸光度隨時間的變化曲線。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。
[0020]實施例1:
(I)制備納米銅復(fù)合材料
將0.2g聚醚胺D230分散到50ml蒸餾水中，超聲溶解，分成兩份備用。稱取0.25g五水合硫酸銅和0.0Sg氫氧化鈉分別溶解在兩份聚醚胺D230溶液中。在室溫磁力攪拌下將氫氧化鈉溶液倒入硫酸銅溶液中，形成氫氧化銅濁液。將此濁液置于單口瓶中，放置在80°C油浴鍋中，磁力攪拌，迅速稱取0.1lg鄰苯二酚加入單口瓶中，冷凝回流攪拌。Ih之后，稱取0.03g聚醚胺D230加入反應(yīng)液中，繼續(xù)攪拌。6h后將反應(yīng)停止，將產(chǎn)物離心，洗滌，放入真空干燥箱30°C干燥。
[0021](2)研究納米銅復(fù)合材料的催化性能
稱取2.5mg復(fù)合材料，加入到1ml蒸餾水中備用；稱取4.2mg對硝基苯酚加入到250ml蒸餾水中備用；稱取24mg硼氫化鈉加入到1ml蒸餾水中備用。取1.5ml復(fù)合材料的水溶液加入到2.5ml對硝基苯酚溶液中，然后量取0.5ml硼氫化鈉溶液加入其中，用紫外分光光度計跟蹤檢測其催化性能。
[0022]實施例2:
(O制備納米銅復(fù)合材料
將0.4g聚醚胺D400分散到10ml蒸餾水中，超聲溶解，分成兩份備用。稱取0.32g無水硫酸銅和0.16g氫氧化鈉分別溶解在兩份聚醚胺D400溶液中，然后在室溫磁力攪拌下將氫氧化鈉溶液倒入硫酸銅溶液中，制備氫氧化銅濁液。將此濁液置于單口瓶中，放置在60°C油浴鍋中，磁力攪拌，迅速稱取0.22g對苯二酚加入單口瓶中，冷凝回流攪拌。Ih之后，稱取
0.4g聚醚胺D400加入反應(yīng)液中，繼續(xù)攪拌。4h后將反應(yīng)停止，將產(chǎn)物離心，洗滌，放入真空干燥箱35 °C干燥。
[0023](2)研究納米銅復(fù)合材料的催化性能
將2.5mg復(fù)合材料，加入到1ml蒸餾水中備用；稱取4.2mg對硝基苯酚加入到250ml蒸餾水中備用；稱取24mg硼氫化鈉加入到1ml蒸餾水中備用。取750 μ I復(fù)合材料的水溶液加入到2.5ml對硝基苯酚溶液中，然后量取0.5ml硼氫化鈉溶液加入其中，用紫外分光光度計檢測其催化性能。
[0024]實施例3:
(O制備納米銅復(fù)合材料
將0.3g聚醚胺D230分散到50ml無水乙醇中，超聲溶解，分成兩份備用。稱取0.32g無水硫酸銅和0.16g氫氧化鈉分別溶解在兩份聚醚胺D230溶液中，在室溫磁力攪拌下將氫氧化鈉溶液倒入硫酸銅溶液中，制備氫氧化銅濁液。將此濁液置于單口瓶中，放置在室溫磁力攪拌器攪拌。迅速稱取0.22g鄰苯二酚加入單口瓶中，冷凝回流攪拌。Ih之后，稱取0.16g聚醚胺D230加入反應(yīng)液中，繼續(xù)攪拌。12h后將反應(yīng)停止，將產(chǎn)物離心，洗滌，放入真空干燥箱30°C干燥。
[0025](2 )研究納米銅復(fù)合材料的催化性能
將2.5mg復(fù)合材料，加入到1ml蒸餾水中備用；稱取5.0mg羅丹明B加入到250ml蒸餾水中備用；稱取24mg硼氫化鈉加入到1ml蒸餾水中備用。取Iml復(fù)合材料的水溶液加入到2.5ml羅丹明B溶液中，然后量取0.5ml硼氫化鈉溶液加入其中，在紫外分光光度計檢測其催化性能。
[0026]實施例4:
(O制備納米銅復(fù)合材料
將0.3g聚醚胺D400分散到10ml乙醇水溶液中，超聲溶解，分成兩份備用。稱取0.5g五水合硫酸銅和0.16g氫氧化鈉分別溶解在兩份聚醚胺D400溶液中，然后在室溫磁力攪拌下將氫氧化鈉溶液倒入硫酸銅溶液中，形成氫氧化銅懸濁液。將此懸濁液置于單口瓶中，放置在50°C油浴鍋中，迅速稱取0.55g對苯二酚加入單口瓶中，冷凝回流攪拌。45min之后，稱取1.7g聚醚胺D400加入反應(yīng)液中，繼續(xù)攪拌。8h后將反應(yīng)停止，將產(chǎn)物離心，洗滌，放入真空干燥箱30°C干燥。
[0027](2 )研究納米銅復(fù)合材料的催化性能
將2.5mg復(fù)合材料加入到1ml蒸饋水中備用；稱取5.0mg亞甲基藍加入到250ml蒸饋水中備用；稱取24mg硼氫化鈉加入到1ml蒸餾水中備用。取Iml復(fù)合材料的水溶液加入到2.5ml亞甲基藍溶液中，然后量取0.5ml硼氫化鈉溶液加入其中，在紫外分光光度計檢測其催化性能。
【主權(quán)項】
1.一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于以下步驟: 聚醚胺作為分散劑用溶劑溶解后，一式兩份分別溶解硫酸銅與氫氧化鈉，將兩者混合得到氫氧化銅濁液，再依次加入多酚和聚醚胺，洗滌，離心，干燥，即得到一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述分散劑為聚醚胺。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述聚醚胺的溶劑為蒸餾水、無水乙醇或二者混合溶劑。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述多酚為鄰苯二酚或?qū)Ρ蕉又械闹辽僖环N。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述聚醚胺為聚醚胺D230或聚醚胺D400中的一種或其混合物。6.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述加入多酚、聚醚胺時的反應(yīng)溫度為40~100°C。7.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述加入多酚后反應(yīng)的反應(yīng)時間為30~120min。8.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述加入多酚之后加入聚醚胺后反應(yīng)的時間為4~12h。9.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述的氫氧化銅與多酚的物質(zhì)量比為1:0.8~4。10.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，其特征在于所述的聚醚胺總量與多酚的物質(zhì)量比為1:0.8-1.2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于催化還原的納米銅復(fù)合材料的制備，并對其催化還原性能進行了測試：將聚醚胺用蒸餾水或無水乙醇溶解備用；將硫酸銅和氫氧化鈉分別用前述聚醚胺溶液溶解，然后兩者混合，在室溫條件下制備氫氧化銅濁液。將多酚加入到上述氫氧化銅濁液中40~100oC反應(yīng)30~120min，氫氧化銅與多酚的摩爾比為1：0.8~4；之后加入定量聚醚胺再反應(yīng)4~12h，聚醚胺總量與多酚的摩爾比為1：0.8~1.2。將產(chǎn)物洗滌，離心，干燥，即得到酚胺聚合物包裹的納米銅復(fù)合材料。將得到的復(fù)合材料用于對硝基苯酚，亞甲基藍，羅丹明B的催化還原。本發(fā)明制備方法簡單，材料來源廣泛，反應(yīng)條件溫和，溶劑環(huán)境友好，便于推廣使用。
【IPC分類】B01J31/18, C02F1/70
【公開號】CN105214726
【申請?zhí)枴緾N201510630100
【發(fā)明人】姚金水, 阮子寧, 劉欽澤, 劉強, 劉偉良
【申請人】齊魯工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月29日