[发明专利]一种负载氧化铜纳米线的超大孔材料

说明书

本发明公开了一种负载氧化铜纳米线的超大孔材料，其特点是利用天然大孔材料的超大孔径的结构，将其作为载体，通过水热反应使氧化铜纳米线在孔道孔壁上生长，操作简单方便，纳米线垂直于孔壁生长良好，尺寸均一、性能稳定；本发明制备的负载氧化铜纳米线的超大孔材料为新型纳米复合材料，在催化等领域具有重要应用。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是指一种负载氧化铜纳米线的超大孔材料。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成，具有大的表面积增强了其催化和吸附等性能，因而被广泛地应用在气体吸附、分离、异相催化以及离子交换等领域。

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，其中，纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等是一维的纳米材料，具有大的长径比，显示出独特的光、电、磁、热力学等特性，在纳米器件、超大规模集成电路、生物工程、医学等领域有着潜在的应用前景。在金属氧化物纳米线中，CuO是一种p型窄带隙(1.2eV)半导体材料，是目前已知的最窄带隙的金属氧化物半导体材料，具有与铜酸盐类似的高温超导性，但却只含有Cu-O键，因此通常被作为制备高温超导体的基础材料。而CuO纳米材料则因为具有不寻常的光、电、磁和催化等特性，使其在非均相催化剂、电池负极材料、光热和光导材料等方面具有很大的应用潜力。

因此，将纳米化的CuO与多孔材料一体化，将会在非均相催化、器件材料等领域有重要应用，可实现一维CuO纳米材料的完全分散，不受污染，材料方便回收利用等。目前，学者们对CuO纳米线在孔洞的制备都是采用纳米孔洞模板，如于冬亮等人(江苏教育学院学报,2004,21,12)利用二次阳极氧化法先制备出了具有纳米空洞的氧化铝模板，再将制得的氧化铝模板浸入H₃PO₄溶液进行腐蚀得到氧化铝模板，再用电化学方法在氧化铝模板的纳米孔洞中沉积铜纳米线，经过氧化处理，最后得到CuO纳米线；苏轶坤等(Trans.NonferrousMet.Soc.China,2007,17,783)所用模板为多孔阳极氧化铝(AAO)，通过溶胶-凝胶法制备得到了CuO纳米线，利用真空系统和毛细作用使凝胶进入模板空洞，通过加热到850K得到CuO纳米线，但尚未有CuO纳米线在大孔径孔道结构中生长的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种制备简单、价格低廉的负载氧化铜纳米线的超大孔材料。

基于上述目的本发明提供的一种负载氧化铜纳米线的超大孔材料，氧化铜纳米线在天然大孔材料孔道中生长，制备方法是以天然大孔材料作为载体，通过水热反应使氧化铜纳米线负载于大孔材料孔壁上，具体包括以下步骤：

1、取市售天然大孔材料，切片处理，分别在过氧化氢、乙醇和水中于20～60℃下浸泡2～10h，烘干；

2、将烘干后的大孔材料在1～5mmol/L的乙酸铜的乙醇溶液中浸泡5～24h，烘干后将上述大孔材料置于马弗炉中于240～300℃下恒温0.5～3h；

3、将0.05～1mol/L铜盐水溶液滴加到0.5～2mol/L的碱溶液中，并快速搅拌1～10h，得到悬浊液，铜离子与碱的摩尔比为1:4～20；

4、将上述悬浊液、预处理后的大孔材料转移到具有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，密封，在90～180℃下反应6～24h，自然冷却至室温；

5、将上述得到的材料分别用乙醇和水于20～60℃下浸泡1～6h，自然冷却至室温，干燥，即得到负载氧化铜纳米线的超大孔材料。

可选地，所述天然大孔材料为藤壶壳。

可选地，所述铜盐为氯化铜、乙酸铜、硝酸铜、硫酸铜中的一种。

可选地，所述碱溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钾溶液、碳酸氢钾溶液中的一种。