[发明专利]一种快速沉淀制备碱式硫酸铜二维纳米片的方法

说明书

本发明提供一种快速沉淀制备碱式硫酸铜二维纳米片的方法,在未来的工业化大量应用生产显得尤为重要。该方法在制备材料中具有高效，快速，简洁等多种优秀特征，克服了沉淀反应的快速析晶导致的调控二维纳米材料的巨大挑战性，制备出二维纳米材料Cu₂(OH)₂SO₄，本发明专利创新性的利用硫酸铜和氨水为反应剂，水为溶剂，利用氨水的低解离系数缓慢的释放出OH^‑离子，使得材料在生长过程中可以定向的按照二维方向生长。本发明提供一种具有优异性能的Cu₂(OH)₂SO₄纳米片的形貌和物相调控方法。该方法具有成本低、反应速率快、反应温和易控、节能环保、产物纯度高且形貌新颖等优势。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种快速沉淀制备碱式硫酸铜二维纳米片的方法。

背景技术

碱式硫酸铜（Cu₂(OH)₂SO₄）属于金属氢氧化物，因其特殊的晶体结构使其在医用杀菌以及农业上有广泛的应用。另外，其衍生氧化物使这种物质在储能、催化等领域具有广泛的潜在应用。快速大量制备此电极材料及合成离子导体材料具有广泛应用前景。尤其是，其特殊的二维结构具有定向的电子离子传导方向，强大的应力承受能力以及短的轴向离子传输路径，被认为是十分重要纳米材料分支。现有制备Cu₂(OH)₂SO₄的方法是利用硫酸铜和氢氧化钙混合制备，该方法难以对形貌，大小，结构进行控制，且工艺复杂，杂质含量高。另外，利用尿素制备的碱式硫酸铜虽然纯度较高，但是颗粒粒径大，比表面低等劣势。并且在CuSO₄溶液中滴加NaCO₃进行制备, 但其制备但纳米小颗粒，并不具备二维材料特征。

因此，发明一种可以简单、快速制备二维Cu₂(OH)₂SO₄纳米片材料的方法将在未来的工业化，以及大量应用生产尤为重要。沉淀法在制备材料中具有高效、快速、简洁等多种优秀特征。但是同时，沉淀反应的快速析晶使得制备、调控沿特定维度纳米材料：比如二维纳米材料，具有很大的挑战性。

发明内容

针对现有技术不足或改进需求，本发明提供一种快速沉淀制备碱式硫酸铜二维纳米片的方法, 该方法克服了沉淀反应的快速析晶导致的调控二维纳米材料的巨大挑战性，制备出二维纳米材料Cu₂(OH)₂SO₄。本发明以氨水为沉淀剂，水为溶剂，利用氨水的低解离系数缓慢的释放出OH^-离子，使得材料在生长过程中可以定向的按照二维方向生长。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种快速沉淀制备碱式硫酸铜二维纳米片的方法，其特征在于，以硫酸铜和氨水为原料，通过液相沉淀法进行合成，其具体操作步骤如下：

步骤一，在25-30℃下，以质量百分比计，将70-80%硫酸铜和20-30%氨水溶解于水中，并持续搅拌10-20分钟；

所述硫酸铜为浓度0.3-0.8%的水溶液；

所述氨水为浓度0.09-0.11%的水溶液；

步骤二，将步骤一所得混合物料用高速离心机以3500-5000r/min，分离5-10分钟，得浅蓝色沉淀物；

步骤三，将步骤二所得浅蓝色沉淀物用乙醇清洗3-5次；

步骤四，将步骤三所得物料在60-80℃干燥5-12小时，即得碱式硫酸铜二维纳米片。

所述步骤三中所用乙醇为96%乙醇溶液。