[发明专利]一种二十六面体Cu2

说明书

一种二十六面体Cu₂O介观晶体粉末的制备方法，包括以下步骤：步骤1，配制二价铜盐和二价锰盐的混合溶液；步骤2，配置碱的水溶液；步骤3，配置抗坏血酸钠水溶液；步骤4，制备Cu(OH)₂前驱体；步骤5，还原反应；步骤6，后处理；本申请提供的制备方法，在室温条件下通过对铜盐、锰盐和碱的种类，反应物浓度和反应时间的调控，可制备出单分散性良好、尺寸均匀、形状规则的二十六面体Cu₂O介观晶体；无需使用任何表面活性剂、成本低、且可操作性简便易行；获得的二十六面体Cu₂O介观晶体表面由许多零维纳米颗粒结构单元堆垛而成的粗糙结构，且裸露晶面包括12个(100)、8个(111)和6个(100)晶面，光催化性能优良。

技术领域

本发明涉及纳米材料的制备技术领域，尤其涉及一种二十六面体Cu₂O 介观晶体粉末的制备方法。

背景技术

介观晶体(mesocrystal)是由晶体学取向基本趋于一致的纳米结构单元有序排列所组成的一种晶态超结构。其选区电子衍射花样通常表现为单晶或类似单晶的特征，这种准单晶态特征使其比多晶纳米材料更有利于载流子的输运与分离。同时，介观晶体具有粗糙表面或内空隙的特点，有利于提高比表面积，使其比单晶纳米材料的光滑表面具有更多的活性位点。因此，在催化和传感等领域介观晶体展现出比传统纳米晶体更加优异的物理化学特性。

氧化亚铜(Cu₂O)晶体作为一种非化学计量且环境友好的窄禁带p型半导体(禁带宽度约为2.17eV)，在强光激发下甚至在室温条件下就能够产生连续的激子，这对光吸收和光催化性能具有重要影响。同时，半导体Cu₂O 的能级对光解水制氢和制氧均具有足够的过电势，已经在光催化领域得到了广泛应用。此外，Cu₂O具有形貌、尺寸和裸露晶面可调控的特点，有利于实现Cu₂O光催化材料微观结构的设计、构建和调控。特别是，“介观晶体”概念的出现将为研制高性能Cu₂O基光催化剂开辟一个崭新的研究方向。

目前，所涉及的液相法合成Cu₂O介观晶体主要是依靠有机取向诱导剂的极化场或静电场来驱动纳米结构单元的定向聚集(oriented aggregation) 式生长，使得成本高、操作复杂，且所获得的产物均为裸露(100)晶面的立方体形貌。文献研究表明，就不同形貌Cu₂O单晶的光催化活性而言，二十六面体Cu₂O(6个(100)+8个(111)+12个(110)晶面)八面体Cu₂O(8个(111) 晶面)立方体Cu₂O(6个(100)晶面)。然而，不使用表面活性剂条件下制备高光催化活性的二十六面体Cu₂O介观晶体尚未见文献报道。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种二十六面体Cu₂O介观晶体粉末的制备方法，解决了现有Cu₂O介观晶体制备过程中使用表面活性剂，导致产物纯度不高、性能较差、操作复杂、成本高、且无法合成二十六面体的Cu₂O介观晶体的技术问题，具有不使用表面活性剂、产物纯度高、操作简单、成本低的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种二十六面体Cu₂O介观晶体粉末的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，配制二价铜盐和二价锰盐的混合溶液

室温下，用水作溶剂、二价铜盐和二价锰盐作溶质，配制二价铜盐和二价锰盐的混合溶液，记作溶液A；

所述溶液A中，Cu²⁺的摩尔浓度为0.002～0.02mol/L，Mn²⁺与Cu²⁺的摩尔比为0.5～3:1；

步骤2，配置碱的水溶液