[發明專利]一種碳包覆氧化亞銅的制備方法及碳包覆氧化亞銅

有效

• 申請號: 201410246117.8
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104031414A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 劉劍洪;張黔玲;何傳新;徐堅;李曉明;廖楚宏;任響寧
• 申請（專利權）人: 劉劍洪
• 主分類號: C09C1/00
• 分類號: C09C1/00;C09C3/06;C09D7/12;C09D5/16;B01J23/72
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

技術領域

本發明涉及氧化亞銅制備方法領域，尤其涉及一種碳包覆氧化亞銅的制備方法及采用該方法制備的碳包覆氧化亞銅。

背景技術

納米氧化亞銅是一種可見光響應下的缺位P型半導體材料，禁帶寬度為2.0ev左右，其獨特的光、電特性可廣泛應用于海洋防污涂料，催化劑、太陽能電池、傳感器等材料。但是氧化亞銅在空氣中易被氧化，大大限制了其在高溫和氧氣環境下的廣泛應用，因此氧化亞銅的表面改性研究受到國內外諸多學者的關注，其中用碳包覆氧化亞銅成為研究熱點。近年來隨著氧化亞銅納米材料研究的深入，其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。

廣袤的海洋為人類帶來了豐富的自然資源，然而在人類開發海洋資源的過程中遇到了生物污損的重大難題，任何浸入海水的物體在數分鐘內表面就會吸附一層有機物，形成條件膜，然后細菌和硅藻等相繼在條件膜上附著并分泌胞外代謝產物形成微生物膜或黏膜。隨后其它原核生物、真菌、藻類孢子以及大型污損生物幼蟲在膜中發育生長，最后形成復雜的大型污損生物層。海洋生物在船體上附著生長會增加船舶的重量和船底表面的粗糙度，產生船舶航行時的阻力，消耗更多的燃料，損害動力機械，縮短塢修時間間隔以及縮短船舶的使用壽命，從而帶來巨大的經濟損失。在過去的幾十年中,?含有機錫為主、氧化亞銅為輔助防污劑的防污漆曾被大量使用。有機錫在低濃度下可以達到廣譜、高效的防污目的,?但由于這些物質在水中穩定并會逐漸積累,?可引起一些生物體畸形,還有可能進入食物鏈,?成為影響人類健康和生態的安全隱患。因此,?國際海事組織(IMO)所屬的海洋環境保護委員會(MEPC)規定了含有機錫的防污漆最終使用期限為2008年1月1日。氧化亞銅具有低毒、安全、價廉等優點，將會取代有機錫成為自拋光型防污涂料的主要防污劑。但其同時存在易沉降、釋放速率不穩定等缺點，因此改善氧化亞銅與高分子基料的相互作用，使其能夠穩定釋放是各國都在積極研發的熱門課題。

1998年Ikeda等人首次報道P型半導體Cu₂O能夠在太陽光下催化分解水制備氫氣后，其在光學、電學、磁學等特性方面的潛在應用開始受到人們的關注。用于光解水的半導體光催化劑的價帶必須比O₂／H₂O電對的氧化還原電極電勢(+?0.182ev)更正才能產生O₂，導帶必須比H⁺／H₂O的氧化還原電勢(-?0.141ev)更負才能產生H₂，即理論禁帶寬度大于1.23?ev，考慮到過電位，最合適的禁帶寬度為1.8?ev。Cu₂O半導體的禁帶寬度為2.0~2.2?ev，其導帶和價帶電位均適合水的還原和氧化，且能夠對波長小于600nm的可見光響應。因此，氧化亞銅作為可見光響應下的催化劑，可普遍應用于染料有機污染物的光降解。

隨著能源問題的日益嚴峻，人們對太陽能的研究也日益迫切和深入。太陽能電池是太陽能進行光電轉換最直接的形式，受到人們的熱捧。目前太陽能電池的種類已從硅系列的單晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜硅電池擴展到Ⅲ一V族半導體(如GaAs、InP等)形成的單結、多結太陽能電池。太陽能電池結構和種類的變化主要是為了尋求成本更低、穩定性更好、性價比更高的電池。作為廉價穩定的氧化物材料，氧化亞銅具有原料豐富、無毒、成本低的特點，禁帶寬度為2.0~2.2ev，接近太陽光譜，因其電池的理論光電轉換效率高達20％而受到廣泛關注。從氧化亞銅作為光電轉換材料引起關注的20世紀70年代到現在，氧化亞銅電池的研究進展仍然很有限，主要由氧化亞銅的制備方法、電池的特點所決定。

目前氧化亞銅的制備方法主要有燒結法、低溫固相法、水解法、化學沉淀法、電化學法、溶膠一凝膠法、輻照還原法、化學氣相沉積法、噴霧熱解法等。這些方法工藝復雜，成本高、產量低。目前還沒有簡便易行、成本低廉且產量高的方法來制備氧化亞銅。

因此現有技術還有待改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有制備技術的不足，本發明的目的在于提供一種碳包覆氧化亞銅的制備方法，旨在解決現有技術中制備氧化亞銅工藝復雜，且成本高、產量低的問題。同時包覆的碳可以對氧化亞銅起到保護避免其被氧化，并可解決氧化亞銅的控制釋放問題。

本發明的技術方案如下：

一種碳包覆氧化亞銅的制備方法，包括以下步驟：

S100、將液態丙烯腈低聚物（LPAN）溶液在100~200℃下攪拌100~200h，形成微環化的丙烯腈低聚物溶液；