[发明专利]一种雪花状的氧化亚铜微纳米粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雪花状的氧化亚铜微纳米粒子及其制备方法，属于无机纳米材料领域。

背景技术

纳米材料具有明显不同于体材料和单个分子的特性:表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等。无论是在理论上还是在实际的应用方面,具有均一粒径和形状的无机纳米颗粒都引起了人们极大的兴趣。有规则形状纳米结构的合成在光子、纳米电子学、信息储存、催化和生物传感器等领域有极大的应用价值。

氧化亚铜(Cu₂0)是少有的能被可见光激发的一种典型P型半导体材料,其能带宽度为2.17eV。由于其优异的物理化学性能,在各个领域的潜在应用价值已经逐渐引起人们的重视。Cu₂0具有良好的气敏性和压电性,可被波长为400-800 nm的可见光激发;多晶态Cu₂0具有良好的稳定性,可反复使用而不会被还原为Cu或氧化成CuO;此外,Cu₂0无毒,储量丰富,制备成本较低,价格低廉,其在各领域的用途逐渐得到人们的研究和开发,并在人们的日常生活中起着不可或缺的作用。比如：（1）近年来,亚铜催化交叉偶联反应己成为热门研究方向,并广泛应用在有机合成、生物活性分子制备和工业生产当中。（2）Cu₂0因其具有廉价、丰度大、易制备、吸收可见光、能带隙可调和低毒等特性，在光催化领域具有广泛应用。（3）氧化亚铜这种作为重要无机化工原料其工业用途很广,工业产品大于90%是应用到船舶的防污涂料领域,这种涂料可作为防污剂,通过海水对其溶解作用达到防污的目的。（4）利用氧化亚铜为基础制备的氧化物-金属复合材料,能作为非燃烧阳极应用与电解工艺中。随着氧化亚铜形貌控制制备方法研究的不断发展,其应用价值也引起了广泛关注，近些年来,采用不同方法制备形貌和尺寸可控的Cu₂0纳米晶已经成为各国研究人员关注的热点。

2005年,Choi^[1]小组曾经详细的研究了电解液温度、电解电压、电流密度、电解液浓度、反应时间和保护剂对Cu₂0晶体生长的形貌影响。此小组还报道使用三电极体系，用SDS（十二烷基硫酸钠），作为阴离子的表面活性剂从优的吸附于晶面,在控制体系的pH范围在(3.4、3.5、3.7、3.9)而得到晶形为立方体、去角立方体、八面体和截角八面体。Guo也报道了在无模板和表面活性剂的体系中,通过调节电压在0.6V时,能得到立方形Cu₂0,电压在0.7V可得到Cu₂0纳米球。Li等也曾报道亲水离子液体([MEIN]+[ESD在室温下,电解得到Cu₂0。在控制离子液体含量在(0-0.08%)可最终得到立方体、去角立方体、八面体、球状等Cu₂0^[2].

Chen^[3]等用氨水和乙酸铜为反应物,在聚四氟乙稀釜衬的高压反应釜中加热150-245°C,反应5-72 h,可以得到长柱形粒子,并研究其成核机理。Li^[4]等用三乙醇胺、醋酸酸铜和水为原料,在高压釜中,加热到160℃并持续后,通过离心、洗涤和干燥后产生了八面体和八面体核壳形的Cu₂0粒子。Zeng^[5]等使用DMF替代水的水热反应法,在控制最终的反应时间制备了Cu₂0空心立方体及空心球。Jiao^[6]小组用PEG-200为溶剂得到尺寸在50nm-200nm之间的Cu₂0立方体。

朱海涛^[7]使用聚乙烯吡咯烷酮制备出了氧化亚铜空心球。谭强强等^[8]使用尿素制备出来八面体氧化亚铜。陶菲菲等^[9]利用无水乙酸钠和无水葡萄糖制备出了立方相氧化亚铜。

李亚栋^[10]使用硝酸铜为铜源，硼氢化钾为还原剂，在油浴下，得到250nm左右的纳米球，但是表面比较光滑，表面积因而比表面积相对较小。

理论上，具有较大比表面积的氧化亚铜有利于提高其催化性能。

综上所述，表面效应，体积效应对于氧化亚铜的催化性能影响比较大，所以拥有特殊形貌的氧化亚铜对实际应用具有较大效益，因此探索出相对较低、操作简单、具有特殊形貌的氧化亚铜微纳米材料及制备方法具有重要意义。而本方法制备的雪花状氧化亚铜具有形貌特殊，表面积大等特点，在光催化降解有机物领域有潜在的应用前景。

参考文献