[发明专利]一种铜纳米线/细菌纤维素的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜纳米线/细菌纤维素的复合材料及其制备方法，此复合材料包括细菌纤维素水凝胶和填充于所述细菌纤维素基体内部的铜纳米线。本发明采用水热法将铜纳米线填充到细菌纤维素水凝胶里面，包括以下步骤：将铜的前驱体、还原剂以及封端剂按照一定的比例配置成溶液并加热搅拌均匀；将细菌纤维素水凝胶放进搅拌好的溶液中，并搅拌至溶液将细菌纤维素充分填充；将细菌纤维素水凝胶和适量的溶液转移到水热釜中，并以在一定的温度下加热一定的时间进行反应；待反应完全且水热釜温度冷却至室温后，取出细菌纤维素水凝胶放在去离子水中浸泡一定的时间，然后在真空干燥箱中进行干燥即可得到铜纳米线/细菌纤维素的复合结构。本发明制得的复合结构其机械柔韧性以及抗氧化性良好，复合结构中铜纳米线的直径均一，且制备方法工艺简单，成本低。

技术领域

本发明涉及金属纳米复合材料的制备领域，尤其涉及一种铜纳米线/细菌纤维素的复合材料及其制备方法。

背景技术

自两次工业革命以来，煤、石油等化石燃料代替了传统社会的木炭燃料成为人类的主要能源物质，化石燃料的大规模应用极大推动了社会生产力的发展，促使人类社会、经济与科技进入繁荣发展阶段。然而，任何事物都有两面性，化石燃料的普及造成了大气中CO₂的含量迅速增加，远远超过了生态系统所能承受的范围，引起了大量的气候和环境问题，如何减少温室气体尤其是CO₂的排放已成为一个极具挑战的全球性问题。目前可以采取的措施有两种，一种是采用清洁能源代替化石燃料，减少CO₂的排放；另一种通过催化剂将空气中的CO₂转化为HCOOH、烃类、醇类等碳燃料，这种方法不仅可以减少大气中CO₂的积累，而且能够得到高热值的燃料和附加值的工业化学品。由于历史原因，清洁能源取代化石燃料这条道路还很漫长，科研人员们便将重点放在用催化剂的方法来减少大气中CO₂的含量，因此，寻找高效的催化剂便成为了研究重点。

研究人员在寻找的过程中发现铜是一种十分良好的催化剂，特别是一维结构的铜纳米线由于具有较高的长径比和表面积比，在催化方面表现出优异的性能。在科研人员的不断研究下，铜纳米线结构的形态合成方面已经取得了极大的进展，可以通过多种方式制得高纯度的样品。然而单一高纯度的铜纳米线存在一个很大的问题就是极易被氧化，这会对催化效率产生很大的影响，限制了其应用。因此，故如何研究出一种在不改变铜纳米线性质的情况下，且具有很好抗氧化性的结构是目前需要解决的问题。

发明内容

为了解决铜纳米线在空气中极易氧化的缺陷，本发明提供了一种铜纳米线/细菌纤维素的复合材料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种铜纳米线/细菌纤维素的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，制备CuCl₂·2H₂O/葡萄糖/十六胺/细菌纤维素水凝胶复合材料；

步骤S2，将CuCl₂·2H₂O/葡萄糖/十六胺/细菌纤维素水凝胶复合材料中的CuCl₂·2H₂O通过葡萄糖还原为铜纳米颗粒，然后在十六胺的作用下细菌纤维素水凝胶内部的铜纳米颗粒沿着一个方向生长得到铜纳米线，从而得到CuCl₂·2H₂O/葡萄糖/十六胺/细菌纤维素水凝胶复合材料。

其中，所述步骤S1进一步包括以下步骤：

S10：将细菌纤维素水凝胶在去离子水中反复冲洗，去除杂质，并用重物压实，将水凝胶中的水去除；

S11：在室温下将CuCl₂·2H₂O、葡萄糖、十六胺和去离子水以1:0.4:6:333的比例进行混合，然后放进60℃的水浴下搅拌120-180分钟，使该溶液充分混合；