[发明专利]一种低晶面指数Cu2O多面体颗粒的制备方法

说明书

本发明提供一种低晶面指数Cu₂O多面体颗粒的制备方法，该方法可以通过调节铜源的种类、加入碱溶液的量和反应时间来对Cu₂O多面体形貌进行准确调控，制备出物相均匀、纯度高、单分散、低晶面指数暴露的Cu₂O多面体颗粒；该方法操作步骤少，设备简单，工艺简便，制备所需的原料种类少，降低生产成本，减少环境污染；本发明原理可靠，不需要添加任何表面活性剂，避免表面活性剂残留在某些表面而改变催化反应时的活性中心，便于对Cu₂O复合其它材料时的机理进行解释。

技术领域

本发明属于半导体金属氧化物制备技术，涉及一种简单、形貌可控的低晶面指数Cu₂O多面体制备方法，可用于催化、污水处理和生产清洁能源领域。

背景技术

目前，多面体金属氧化物的合成和应用越来越受到众多领域的关注，金属氧化物的表面条件(表面能和电子结构)决定了它们的物理和化学性质。不同类型的晶面具有不同的原子端部特征，在催化和传感领域表现出很大的性能差异(Energy Environ.Sci.2014，7，1369)；虽然具有大量不饱和活性中心的高指数面在催化和传感方面有着广阔的应用前景，但这些高指数面往往由于表面能过高而不稳定，而且很难用传统的化学方法来获得。因此，能够稳定存在的且与材料催化和传感性能有关的主要为低指数面，也就是{100}、{110}和{111}晶面族(Small 2012，8，2802)。

在半导体金属氧化物中，Cu₂O是一种价格低廉、无毒、来源丰富的材料，具有独特的光学和电学性能，尤其是在催化应用中(如气体氧化、CO₂还原、光催化、电催化、传感器等等)具有独特的形貌依赖性，近年来引起了人们的广泛关注。相比于Cu₂O纳米线、纳米管、空心球和高晶面指数的Cu₂O，低晶面指数的Cu₂O颗粒有着制备简单且可以大规模生产的优势。至今，低晶面指数的Cu₂O多面体常用的合成方法为电解法、化学沉淀法、水热法、溶剂热法等。电解法是目前应用较多的制备方法，其优点是流程短、成本低，工艺简单、纯度大，但此法耗电高、产量低，难以工业生产；水热法和溶剂热法需要在水热条件下，或者需要在二元、三元溶剂中进行反应，大批量生产的成本较高，且不利于环境保护；而目前大多数方法都通过调节添加的表面活性剂种类和量来控制低晶面指数Cu₂O多面体颗粒的合成(RSCAdv.2014，4，30610)，这种方法导致表面活性剂残留在某些表面而改变催化反应的活性中心和性能，并导致对Cu₂O参与反应的真正机理产生误解。因此，从简化制备工艺、降低成本、避免造成环境污染和尊重客观反应机理的角度出发，本发明提供一种简单、形貌可控的低晶面指数Cu₂O多面体颗粒的制备方法。

发明内容

为解决现有制备低晶面指数Cu₂O多面体颗粒技术的不足，本发明提供一种简单、形貌可控的低晶面指数Cu₂O多面体颗粒的制备方法。该方法通过调节铜源的种类、加入碱溶液的量和反应时间来调控Cu₂O形貌，在水相条件下制备出具有低晶面指数暴露面的Cu₂O多面体颗粒，其工艺简单，生产成本更低，无表面活性剂添加。

本发明提供的一种低晶面指数Cu₂O多面体颗粒的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括以下步骤：

1)将可溶性铜盐加入到去离子水中，搅拌2min得到均匀的铜盐溶液I；

2)在步骤1)得到的铜盐溶液I中，逐滴滴加碱性水溶液，搅拌2～15min得到悬浮液II；

3)在步骤2)得到的悬浮液II中，加入还原剂，反应1h后得到含有氧化亚铜沉淀的悬浮液III；