[发明专利]一种磷化亚铜纳米管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种磷化亚铜纳米管的制备方法。

背景技术

过渡金属磷化物的纳米材料形貌控制已成为研究的热点，因为材料的形貌、尺寸能够极大影响其物理化学性能，如催化、电化学、磁等。因而近年来，研究者们致力于特定形貌的过渡金属磷化物可控合成。在一系列的磷化物中，尤其是特殊形貌的Cu₃P，如六边形、枝状、空心球等展现出优异的储能、光催化降解特性。与传统的三维材料、纳米粒子相比，纳米管结构独特的内部、外部、边缘的表面结构使得其具有更多的功能化特征。然而，大多数对Cu₃P的制备研究都局限在三维材料，鲜有文献报道合成高质量、尺寸均一的Cu₃P纳米管结构的方法。

目前金属磷化物纳米管材料的合成方法主要使用的是有机金属前驱体分解法，化学原位合成法和溶剂热法。然而有机金属前驱体分解法操作较复杂、成本也较高，且有机金属前驱体难以合成，因而有很大的局限性。而化学原位合成法制备的一维结构，产物虽然形貌均一，但该法使用毒性较大的有机磷源，安全性较差且成本较高，不适合大规模生产。而溶剂热体系，报道的虽然可以通过延长反应时间能够得到少量的Cu₃P纳米管，但其大部分的产物仍为微球。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磷化亚铜纳米管的制备方法，方法简单，制备出的磷化亚铜形貌、尺寸均一。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种磷化亚铜纳米管的制备方法，包括以下步骤：

1)向锥形瓶中加入体积30～45mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)；

2)向锥形瓶中加入0.00～0.15g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，搅拌、超声至完全溶解，CTAB浓度为0g/L～5.0g/L；

3)向锥形瓶中加入铜盐，搅拌、超声至完全溶解，铜盐的浓度为5.0g/L～8.0g/L；

4)将步骤3)得到的透明溶液转入聚四氟乙烯内衬中，再向透明溶液中加入0.08～0.20g的黄磷，使其浓度为1.50～7.00g/L，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，在密闭条件下由室温开始加热并在140～200℃加热反应12～20h；

5)反应完成后，随炉冷却到室温，然后用快速定量滤纸过滤，即得粗产物；

6)依次分别用去离子水、苯和无水乙醇对粗产物进行洗涤；

7)将洗涤后的产品置入真空干燥箱中，于50～60℃下真空干燥4h，得到磷化亚铜纳米管。

所述的铜盐是硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。

所述的聚四氟乙烯内衬为50mL，填充度为60％～90％。

本发明具有以下有益效果：

(1)具有特殊纳米管结构，其直径约为100nm，管壁厚大约为10nm。

(2)得到的纳米管形貌易控、尺寸均一，同时可以有效避免使用昂贵、毒性较大的有机磷源。

(3)本发明成本低，原料易得，制备工艺简单，重复性好，具有良好的应用前景。

附图说明

附图为实施例1所得磷化亚铜产物TEM图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细描述。

实施例1

一种磷化亚铜纳米管的制备方法，包括以下步骤：

1)向锥形瓶中加入体积40mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)；

2)向锥形瓶中加入0.10g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，搅拌、超声至完全溶解，CTAB浓度为2.5g/L；

3)向锥形瓶中加入0.25g五水合硫酸铜，搅拌、超声至完全溶解，铜盐的浓度为6.25g/L，所述的铜盐为五水合硫酸铜；

4)将步骤3)得到的透明溶液转入聚四氟乙烯内衬中，再向透明溶液中加入0.124g的黄磷，使其浓度为3.10g/L，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，在密闭条件下由室温开始加热并在160℃加热反应16h；

5)反应完成后，随炉冷却到室温，然后用快速定量滤纸过滤，即得粗产物；

6)依次分别用去离子水、苯和无水乙醇对粗产物进行洗涤；

7)将洗涤后的产品置入真空干燥箱中，于50～60℃下真空干燥4h，得到磷化亚铜纳米管。

本实施例1制备出的纳米管状磷化亚铜材料，其TEM图片如图1所示。

实施例2