[发明专利]一种铜基异质中空纳米管材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种以铜纳米线为模板制备铜基异质纳米管的制备方法。该方法主要包括以下步骤：将烷基胺、铜盐、葡萄糖和水混合,得到混合乳液，室温搅拌6‑12h,在100～200℃水热条件下反应12‑36h，得到长径比较大的铜纳米线；将铜纳米线分散到异丙醇中，加入适量硫化物碱性溶液，超声1‑15min，在100～200℃水热条件下反应1‑10h。用该方法生产的纳米管直径在20‑60nm，样品均匀，多元复合，具有十分广阔的前景，例如光催化降解有机物、电催化析氢和传感器等。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，尤其是一种铜基异质中空纳米管材料的制备方法。

背景技术

无机纳米管结合了中空和一维的独特特性，表现出一系列优异的性能，例如其表面体积比增大和外径较窄，可缩短传输路径和高活性位点等。因此，它们在催化、能量转换和存储、化学和生物传感器以及分离系统中都有潜在的应用。

目前，合成中空纳米或者微米级结构的方法包括三大类：硬模板法、软模板法、自模板法。其中硬模板法合成方法简单，用途广泛，各种线形一维模板是通过硬模板法制备该种特殊结构材料的有效方法。可以用金属纳米线、金属氧化物纳米线、金属碳化物等多种无机纳米线作为硬模板参与材料的合成，最终转变成材料的一部分而形成复合结构。

经检索发现如下几篇公开的专利及文献：

CN 108178181 A的中国发明专利公开了一种在合成的铜纳米的基础上进一步硫化得到中空管状CuS纳米材料。该材料首先采用硝酸铜、乙二胺、水合肼为原料制备纳米线，Na₂S·9H₂O为硫源进行硫化处理，得到中空结构。

CN 108975414A的中国发明专利公开了一种在铜纳米线表面包覆一层碳，以形成的碳层为模板，以水或纯溶液作为反应介质吸附金属离子，通过煅烧去除模板得到以氧化铜为内核，金属氧化物为外壳的中空管状材料。

文献(Applied Surface Science 2019,47,966-971)报道了一种表面无碳层包覆铜纳米线为模板，通过硫化制备Cu/Cu₂O_xS_1-x纳米管结构，粗糙和中空的纳米结构确保样品与电解质进一步接触，表现出优异的电催化析氢性能。

经分析，上述专利文献体现了近年来中空纳米或微米结构的发展状况，其相关科研项目受到了研究者的极大关注。然而无机纳米管的组分、制备过程、均匀程度均有待改善，现有技术上还有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种制备过程较优化、管状结构较均匀，一维管状材料更长，内径较小的铜基异质中空纳米管材料的制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种以铜纳米线为模板制备铜基异质纳米管的制备方法，包括步骤：

⑴将烷基胺、铜盐、葡萄糖加入到去离子水中，室温下搅拌6-12h后，在100-200℃水热条件下反应10-36h；反应结束后，待反应冷却后离心分离，用去离子水、异丙醇和正己烷交叉洗涤，得到铜纳米线产品，然后分散在异丙醇溶剂中；

⑵取适量的硫化物分散在去离子水中，超声均匀，得到硫化物溶液；

⑶将步骤⑴中分散在异丙醇溶剂的铜纳米线溶液与步骤⑵中分散在去离子水中的硫化钠溶液混合，超声均匀后，在100-200℃水热条件下反应1-10h，反应结束后样品用去离子水和无水乙醇依次离心洗涤，得到铜纳米线为内核，Cu₂O/Cu₂S异质结为外壳的中空纳米管材料。

而且，步骤⑴中所得的铜纳米线产品直径为20～60nm，长度在几十至几百微米。