[發明專利]一種空心氧化亞銅納米材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110386862.9
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102515244A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 馮莉莉;崔大祥
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82Y40/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種氧化亞銅納米材料，特別是涉及一種球狀、八面體狀空心或者多孔結構的氧化亞銅納米材料及其制備方法，該方法通過控制化學反應參數，實現了氧化亞銅納米材料從實心結構到多孔以及空心結構的轉化。屬于無機半導體納米材料制備技術領域。

背景技術

氧化亞銅作為一種p型半導體材料，其禁帶寬度介于2-2.2eV，可以吸收大部分可見光，理論光電轉化率可達18％。在太陽光的照射下，氧化亞銅材料可以使水分解為氫氣和氧氣。這一性質，與二氧化鈦納米材料的性質相似。二氧化鈦的禁帶寬度為3.2eV，其主要吸收波長在紫外波段。相比于二氧化鈦納米材料，氧化亞銅對光的利用率更高。此外，氧化亞銅材料在太陽能電池、催化劑、鋰離子電池電極材料、氣敏傳感器等方面具有廣泛的應用。當制備的氧化亞銅達到納米尺度后，因相對較大的比表面積和優良的表面物理化學性質，且由于制備氧化亞銅的材料來源豐富、無毒、制備成本低廉，因此氧化亞銅被公認為是目前一種極具前景的催化材料。

目前，國內外研究人員已經開發出多種制備氧化亞銅納米材料的方法。例如，目前其制備方法包括化學還原法、水熱法、微乳液法、溶膠-凝膠法、微波輻射法、離子液體制備法等多種制備方法。目前制備氧化亞銅納米材料的主要方法是使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基氯化銨(CTAB)、聚乙二醇(PEG)、檸檬酸鈉等作為表面活性劑，通過氫氧化鈉、氨水等堿性溶液調控溶液的pH值至堿性，再在抗壞血酸、肼、葡萄糖等還原劑的還原下制備得到氧化亞銅納米材料。通過調控反應參數，可以調控形成不同的形貌。近年，球狀、立方體狀、八面體狀、花狀、線狀等多種形貌被制備得到。Murphy，C.J.課題組分別使用CTAB和PEG作為穩定劑，制備得到了不同尺寸大小的氧化亞銅納米立方體(L.F.Gou，C.J.Murphy，Nano?Lett.2003，3，231；L.F.Gou，C.J.Murphy，J.Mater.Chem.2004，14，735)。錢逸泰課題組研究了大規模制備氧化亞銅納米立方體的方法(D.B.Wang，M.S.Mo，D.B.Yu，L.Q.Xu?et?al，crystal?growth?and?design，2003，3，717)。北京航空航天大學郭林課題組使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為穩定劑制備了八面體狀等多種形貌的氧化亞銅納米材料(中國專利申請號200810222204.4)。盡管眾多形貌的氧化亞銅納米顆粒得以研究和制備，但是制備空心結構八面體和其他空心形貌的研究目前較少。

空心納米結構由于具有密度低、比表面積大、具有表面滲透能力等特點，在化學、生物和材料科學等領域有重要應用?？招募{米材料在催化、藥物緩釋、靈敏傳感等諸多領域具有應用價值。近2年，國內外已經有一些氧化亞銅空心納米球的研究報道。成都電子科技大學王寧等人使用微乳液法制備了空心的氧化亞銅納米球(N.Wang，H.C.He，L.Han，applied?surface?science，2010，256，7335)。但據文獻報道，八面體結構的氧化亞銅納米材料的光催化活性優于球狀材料(L.Huang，F.Peng，H.Yu，H.J.Wang，solid?state?sciences，2009，11，129)。因此八面體狀空心氧化亞銅納米材料的制備較球狀材料相比具有更加重要的價值。但是關于空心八面體結構的氧化亞銅納米材料的制備和研究目前尚未有報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種球狀、八面體狀空心氧化亞銅納米材料的制備方法。

本發明的另一目的是提供一種上述方法制備得到的球狀、八面體狀空心氧化亞銅納米材料。

為實現上述的目的，本發明的技術方案如下：

本發明所述的空心氧化亞銅納米材料的制備方法，包括如下步驟：

第一步，在堿性水溶液中，向其中加入乙二胺溶液，混合均勻后，再向其中加入銅鹽水溶液。

在堿性溶液的條件下，加入絡合劑乙二胺，乙二胺與銅離子絡合，從而實現銅離子在堿性條件下良好的溶解狀態，并且通過乙二胺的片層結構，調控銅離子被還原成氧化亞銅時的空心或者多孔結構。

第二步，將第一步溶液充分攪拌均勻，加入還原劑肼，繼續攪拌，生成氧化亞銅納米材料。

所述堿性水溶液是指0.1mol?L^-1～15mol?L^-1的氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液。

所述第一步反應體系中銅離子的濃度在0.01mol?L^-1～1mol?L^-1。