[发明专利]一种富勒烯稳定的亚铜功能材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种富勒烯稳定的亚铜功能材料及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。本发明提供的富勒烯稳定的亚铜功能材料包括无机载体以及负载于所述无机载体表面的富勒烯和纳米铜，所述纳米铜包括亚铜。在亚铜参与化学反应过程中，亚铜Cu⁺会发生氧化还原反应，向Cu⁰或Cu²⁺转变，富勒烯是一种笼状碳分子，能够作为一种独特的接收或提供电子的电子库，通过从零价铜吸收单电子或给二价铜提供单电子来调控与其紧密接触的铜的价态，使亚铜向Cu⁰或Cu²⁺的转变趋于钝化并将铜的价态稳定为正一价，从而稳定材料中亚铜的含量，保证亚铜功能材料的活性。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，特别涉及一种富勒烯稳定的亚铜功能材料及其制备方法和应用。

背景技术

亚铜具有良好的催化活性、光电子转换性质、低温顺磁性及杀菌活性，被广泛应用于催化、有机合成等领域。但亚铜不稳定，在参与化学反应时易被氧化为二价铜或者被还原为零价铜，导致失活。这极大限制了亚铜类材料在催化剂、储能电池或传感器中的应用。

关于稳定亚铜的碳材料已经有了报道，例如碳纳米管(J.Phys.Chem.C[J],2010,33,13998–14003)。通常所指的碳纳米管是一系列不同管径、不同长度、不同螺旋度的多壁碳纳米管的混合物，结构上存在一定数量的缺陷位点可以作为Cu₂O的锚定位点，缺陷可与Cu₂O之间形成相互作用，同时也可以抑制其在反应过程烧结，而且，由于碳纳米管的管壁结构与石墨的片层结构相同，所以具有一定的导电性，促进了碳纳米管和Cu₂O的电子转移。但是，使用碳纳米管混合物作为稳定亚铜的碳材料，其对亚铜的稳定效果还有待提升。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种富勒烯稳定的亚铜功能材料及其制备方法和应用。本发明提供的富勒烯稳定的亚铜功能材料能够有效稳定亚铜的价态。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了富勒烯作为亚铜稳定剂的应用。

本发明提供了一种富勒烯稳定的亚铜功能材料，包括无机载体以及负载于所述无机载体表面的富勒烯和纳米铜，所述纳米铜包括亚铜。

优选的，以质量百分含量计，所述富勒烯稳定的亚铜功能材料中包括1～30％的富勒烯、10～90％的纳米铜和余量的无机载体；

所述纳米铜中亚铜的质量含量为1～100％。

优选的，所述富勒烯的粒径为0.5～1nm，所述纳米铜的粒径为0.5～6nm，所述无机载体的粒径为10～500nm。

优选的，所述富勒烯的化学组成为C_2n、M@C_2n、M₂@C_2n、MA@C_2n、M₃N@C_2n、M₂C₂@C_2n、M₂S@C_2n、M₂O@C_2n、M_xA_3-xN@C_2n、C_2nH_2y和C_2nCl_2y中的一种或几种；

所述M和A分别为Sc、Y和镧系金属中的一种；

30≤n≤60，0≤x≤3，0≤y≤20。

优选的，所述无机载体为二氧化硅、氧化锌、氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化镁、碳纳米管、活性炭、石墨烯和氮化硼中的一种或几种。