[发明专利]一种碳包覆氧化亚铜的制备方法及碳包覆氧化亚铜

说明书

技术领域

本发明属于海洋防污剂领域，具体是一种使用糖类化合物作为碳源的碳包覆氧化亚铜的制备方法及碳包覆氧化亚铜。

背景技术

海洋生物的污损问题一直困扰着人类海洋事业的发展，在人们对海洋资源的开发利用过程中，海生物及其代谢物会在船舶、海上油田、海水淡化设备和海底设施等海洋设备上附着甚至腐蚀，设备维修费用增多，使用寿命减短。尤其是船只，船舶表面附着海洋生物后,不仅会使船舶航速降低,操控性下降,燃油消耗量增加。为了降低海洋生物附着的危害,防止海洋生物对船舶的污损,人们研究了多种防污技术,涂装防污涂料是解决污损问题的既经济又高效的重要途径。

海洋防污涂料中最重要的成分是防污剂。在过去的几十年中,含有机锡的防污漆曾被大量使用。有机锡在低浓度下可以达到广谱、高效的防污目的,但这些物质在水中稳定且会积累,可引起一些生物体畸形,还有可能进入食物链,成为影响人类健康和生态的安全隐患。现在，有机锡的防污漆已经被禁止使用。近年来,许多国家都在积极研发无毒防污剂和环保防污涂料,以逐步取代有毒防污漆。

氧化亚铜是目前广谱使用的海洋防污涂料防污剂。生产氧化亚铜的方法有很多，主要为烧结法、液相还原法、微乳液法和微波法等。亚铜因中间价态缘故，易氧化不易保存，因此需对其进行改性保护。

其中，公开号为CN1702120的专利，公开了一种包覆有机高分子的纳米氧化亚铜及其制备方法和应用，通过这种方法制备的纳米氧化亚铜粒径不可控，并且制备成本较高。公开号为CN102807774A的专利，公开了一种表面改性氧化亚铜防污剂，具体为将微米氧化亚铜粒子与壳聚糖醋酸溶液加入阿拉伯胶胶状溶液中形成混合液，制备得到壳聚糖-阿拉伯胶含氧化亚铜悬浊液在固化剂戊二醛的作用下固化形成微胶囊溶液，经分离和干燥后得到表面改性的氧化亚铜防污剂，但该方法制备得到的改性亚铜粉体因步骤多而不易规模化应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有氧化亚铜防污剂存在易氧化、易凝聚、易沉降和释放性能不良等问题。本发明提供了一种新颖的碳包覆氧化亚铜的制备方法及碳包覆氧化亚铜。

本发明提出的技术方案是，设计一种碳包覆氧化亚铜的制备方法包括以下步骤：

C1、精确称取含铜化合物和糖类化合物，含铜化合物和糖类化合物的质量比为1~10:1，将称取的糖类化合物溶于去离子水中，不断搅拌，直至糖类完全溶解，形成均匀的糖类溶液，糖类化合物与去离子水的质量比为1:1~5。

C2、将C1中称取的含铜化合物加入糖类溶液中均匀混合，制备得到混合溶液；

C3、将混合溶液均匀干燥，得到粒径均匀的氧化亚铜前驱体；

C4、将氧化亚铜前驱体在惰性气体保护下进行烧结，温度为500℃~1200℃，烧结时间为1~10h，自然冷却至室温即可得到糖类碳化包覆氧化亚铜。

作为氧化亚铜的改性和包覆物，步骤C1中糖类化合物为单糖、二糖或多糖。糖类可以选择单糖、二糖和多糖。其中单糖可以为半乳糖、葡萄糖和果糖；二糖可为蔗糖、乳糖、麦芽糖；多糖可以为淀粉、纤维素、糖元、糖蛋白、阿拉伯胶和脱氧核糖。优选地，葡萄糖、麦芽糖、蔗糖和淀粉由于来源广泛、价格低廉、品质稳定，可作为优选的改性和包覆物。

步骤C1中含铜化合物可选为：氧化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、氢氧化铜、氯化铜、溴化铜、碘化铜、氟化铜、硫化铜等铜化物中的一种或多种组成。优选地，从成本价格及环保方面考虑，选择氧化铜作为亚铜铜源为最佳。进一步地，若含铜化合物选择为氧化铜，则可根据实际生产需要通过不同研磨方法来控制氧化亚铜的粒径。其中，研磨方法包括球磨或纳米研磨。若对粒径要求不高，在步骤C2中采取机械搅拌方式使得混合溶液均匀混合即可。

较佳的，步骤C1中含铜化合物和糖类化合物的质量比为1~5:1，糖类化合物和去离子水的质量比为1: 3。

步骤C2中含铜化合物与糖类溶液中均匀混合为：在磁力搅拌或机械搅拌下向糖类溶液中缓慢加入含铜化合物。

步骤C3中混合溶液可通过两种方法进行均匀干燥，第一种方法包括以下步骤：

C3.1、将混合溶液边搅拌边烘干，烘干温度为70℃~100℃，烘干1~3h，得到初步烘干的混合物；

C3.2、将C3.1所得的混合物放入烘箱中继续烘干，烘干温度为150℃~250℃，烘干1~3h，得到黑色固体；

C3.3、将C3.3所得的黑色固体粉碎，粉碎后得到的分体能过200目或300目的筛子，得到黑色氧化亚铜前驱体。其中，粉碎的方式包括：球磨、纳米粉碎、气流粉碎。