[发明专利]一种纳米氧化亚铜的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种纳米氧化亚铜的制备方法，属于无机化学合成领域。

背景技术

氧化亚铜，为铜的一价氧化物，鲜红色粉末状固体，几乎不溶于水，常用于制造船底防污漆，杀虫剂，及陶瓷和搪瓷的着色剂等。而纳米级的氧化亚铜市一中新型的p型半导体材料，具有良好的催化活性，此外还具有极强的吸附性能和低温顺磁性等特性，因其独特的性质而在诸多领域有着广泛的应用。

目前，工业生产上普遍使用的氧化亚铜生产方法为液相沉淀和干法煅烧，液相沉淀方法通常在水相中，利用水合肼和甲醛等为还原剂，还原铜离子，得到纳米Cu₂O，此方法生产成本较低，可得到的氧化亚铜粒径小且均一，操作方法简单，但是生产过程中有毒还原剂的使用，造成了严重的环境污染，且生产现场工作环境较差；对于干法煅烧，此方法将铜粉与氧化铜混合后，经煅烧制得氧化亚铜，虽操作简单，但是能耗高，且得到的氧化亚铜纯度不高，晶体形貌不可控，粒径较大，利用价值不高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对目前氧化亚铜制备过程中出现的，晶体形貌不可控，需要用到水合肼等还原剂，对环境产生严重污染的问题，提供了一种氧化亚铜的制备方法，本发明首先用苹果酸将溶液中铜离子络合屏蔽，再利用自行培养微生物的三羧酸循环消耗溶液中的苹果酸，使铜离子逐步释放，同时被葡萄糖还原为亚铜离子，再利用聚苯乙烯丙烯酸表面的-COOH基团，与CuCl溶液水解产物CuOH胶体颗粒表面的静电和化学吸附作用，均匀吸附于聚苯乙烯丙烯酸模板表面，形成溶胶，在加热升温条件下，CuOH胶体脱水，生成Cu₂O晶核，长大后的Cu₂O晶体均匀的包裹于聚苯乙烯丙烯酸表面，沉淀析出，再将其转入无氧条件下煅烧，使聚苯乙烯丙烯酸内核分解，得到纯净Cu₂O粉末。本发明制备工艺简单，所得Cu₂O形貌均匀，粒径易控制，且分布范围窄，均在纳米级。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）称取10～20g废弃葡萄皮，放入组织粉碎机中粉碎，将粉碎后的葡萄皮和10～20g二沉池活性污泥，置于马铃薯蔗糖培养基，再移入35～45℃恒温培养箱中，培养5～7天，用去离子水淋洗培养基表面，得混合微生物淋洗液，备用；

（2）依次称取8～10g聚苯乙烯丙烯酸，6～10g苹果酸和5～10g葡萄糖，加入盛有150～200mL去离子水的密闭容器中，将其移入75～85℃恒温水浴锅中，在400～500r/min转速下，恒温搅拌1～2h，再以8～10mL/min的速率向密闭容器中通入氮气，直至置换出所有空气为止，制成混合水乳液；

（3）将上述所得混合水乳液移出恒温水浴锅，自然冷却至室温，量取80～100mL浓度为0.2～0.4mol/LCuCl₂溶液，在搅拌状态下，用滴液漏斗缓慢滴加至冷却的混合水乳液中，控制滴加速度，使其3～5h内滴加完毕，再量取10～20mL备用的混合微生物淋洗液，加入冷却的混合水乳液中，继续搅拌2～4h；

（4）将密闭容器移入80～90℃恒温水浴锅中，启动搅拌电机，在600～800r/min转速下，恒温搅拌3～5h，趁热过滤，用去离子水洗涤滤渣，直至洗涤水成中性，再用无水乙醇冲洗3～5次；

（5）将上述洗涤后的滤渣放入真空干燥箱中，在80～95℃条件下，干燥20～24h，得到聚苯乙烯丙烯酸/氧化亚铜粉末，将所得粉末转入马弗炉，以8～10mL/min的速率向炉中通入氮气，直至置换出所有空气为止，在400～500℃条件下煅烧2～4h，得到鲜红色粉末，即为氧化亚铜。

所述的马铃薯蔗糖培养基是由8～10g马铃薯淀粉，20～30g蔗糖，25～30g琼脂与800～1000mL去离子水混合而成。

本发明的具体应用方法：量取1～2L亚甲基蓝有机废水，测量废水中亚甲基蓝的含量，并记录，再称取5～10g本发明所得氧化亚铜粉末，倒入上述亚甲基蓝有机废水中，用玻璃棒搅拌1～2min，在50～60min后，再次测量废水中亚甲基蓝的含量，与之前记录数据对比，亚甲基蓝的降解率达到92～96%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所得氧化亚铜粉末为纳米级，具有良好的催化活性、极强的吸附性能和低温顺磁性等特性；

（2）本发明生产方法与传统方法相比具有环境友好，能耗低和原料来源丰富等特点，具有良好的市场应用前景。

具体实施方式