[發明專利]納米級氧化亞銅粒子及其合成方法

有效

• 申請號: 201410273135.5
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104016400A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 陳龍;周權;王俊波;鄭玉船;潘健;汪學文
• 申請（專利權）人: 黃山永新股份有限公司
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82Y30/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

技術領域

本發明屬于氧化亞銅的合成技術領域，具體涉及一種納米級氧化亞銅粒子及其合成方法。

背景技術

自從第二次工業革命后，工業發展迅速，尤其是化工工業，前景非常可觀。在帶來巨大的經濟效益的同時，環境污染也逐漸成為21世紀最為頭疼的問題之一。順應時代而生的光催化技術無疑給人們帶來了希望。自1998年Ikeda第一次宣布將Cu₂O作為光催化劑能夠把水分解生成氫氣和氧氣后，Cu₂O作為光催化劑的性能被重視并成為了國際上研究的熱點。

氧化亞銅，氧化物，其中的銅元素為一價，通常為紅棕色固體，幾乎不溶于水和醇等有機溶劑，在酸性條件下容易被氧化為二價銅，在濃氨溶液中易形成無色配合物。氧化亞銅是一種重要的p型半導體材料，它的能級差約為2.2eV，相比較于TiO₂的3.2eV，要低很多，完全可以在太陽光的輻射下產生電子-空穴對，引發光催化反應。且直徑在納米粒子級的氧化亞銅的催化效果更好，由于它擁有量子尺寸效應，使其價帶和導帶能級變成分立能級，能隙將變寬，價帶電位會變得更正，而導帶價位會變得更負。換句話講就是納米半導體粒子具有更強的氧化能力和還原能力，因此很多專家認為納米氧化亞銅會取代二氧化鈦成為新一代的光解催化劑。

氧化亞銅除了在光解催化劑方面應用廣泛，在防污、殺菌劑、電催化劑等方面也有應用前景。

目前已知的關于納米級氧化亞銅的制備，主要有固相合成法、水熱法、沉積法等，普遍存在所用試劑不夠環保、無法對氧化亞銅尺寸和形貌進行調控、因無法獲得更小尺度的納米級氧化亞銅以至于無法更好地發揮其化學性能等技術缺陷。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種納米級氧化亞銅粒子的合成方法，該合成方法通過引入生物分子，實現對合成時氧化亞銅粒子的尺寸和形貌進行有效調控，并獲得尺度更小的納米級氧化亞銅粒子。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種納米級氧化亞銅粒子的合成方法，由Cu²⁺溶液所形成的反應體系經還原反應制成，該反應體系處于堿性條件下，且反應體系中含有將Cu²⁺還原成Cu⁺并用作成核模板以形成納米級氧化亞銅粒子的生物分子，所述生物分子為由蔬菜或水果所形成的汁液。

作為納米級氧化亞銅粒子的合成方法的進一步優選，所述汁液為柚子汁和/或白蘿卜汁。

作為納米級氧化亞銅粒子的合成方法的進一步改進，將汁液、堿液與Cu²⁺溶液混合攪拌均勻，Cu²⁺與堿液中的OH-之間的摩爾比為1:2～4，于30～60℃反應0.1～1h；冷卻、交替進行離心分離和洗滌處理，干燥制得納米級氧化亞銅粒子。

作為納米級氧化亞銅粒子的合成方法的進一步改進，所述Cu²⁺溶液為硫酸銅溶液，所述堿液為氫氧化鈉溶液。

作為納米級氧化亞銅粒子的合成方法的進一步改進，所述汁液的制備方法為：將柚子和/或白蘿卜洗凈去皮，將50～200g去皮的果肉放入研缽中，交替進行研磨和過濾至少一次，得到汁液。

柚子汁、白蘿卜汁中都含有蛋白質、氨基酸、維生素、多糖素和胡蘿卜素等生物分子。這些分子中含有帶負電荷的O、N等原子，它們可以吸引Cu²⁺，提供成核位點，并對氧化亞銅晶體的生長過程起到調控作用，且汁液中具有還原性的維生素C、氨基酸等在堿性條件下可以把二價銅離子還原成一價銅離子，形成氧化亞銅。

為了探討氧化亞銅粒子在蔬菜水果汁液中形成的機理，現對兩種蔬菜水果汁液進行了紅外光譜表征，以初步分析它們中所含的有機物成分。將依上述方法制備的兩種汁液滴在少量KBr固體上，晾干后壓片，進行紅外光譜測試，紅外光譜圖請參閱圖1a～1b。通過分析圖1a～1b以及文獻資料，可以看出具有還原性的主要是維生素C，維生素C將二價銅離子在堿性條件下還原成一價。同時，汁液中含有一些還原性的氨基酸和蛋白質，對氧化亞銅的形成有一定的影響。另外，汁液中存在大量的生物分子，充當了軟模板的作用，使還原產物氧化亞銅形成了納米尺寸的球形或類球形顆粒。

本發明的另一目的在于提供兩種依上述方法制備的納米級氧化亞銅粒子，該納米級氧化亞銅粒子由于尺度較小，故可在光解催化劑、防污、殺菌劑、電催化劑等領域發揮更好的作用。