[發明專利]一種納米銅催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201410398167.8
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN105436512A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 李平云;張朋;姜煒;李鳳生;劉宏英;郭效德;鄧國棟;顧志明;王玉姣
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于精細化工領域，尤其是用作催化劑的納米銅粒子的制備方法。

背景技術

銅納米顆粒因其特異的物理化學性質而被廣泛應用于非線性光學材料、抗菌材料、催化等領域，尤其是作為高檔潤滑油添加劑更顯示了廣闊的應用前景。由于納米銅顆粒具有較大的比表面積和較高的表面能，易使顆粒間相互作用而發生團聚，此外，銅的氧化還原電位相對較低，銅納米粒子在空氣中極易被氧化，上述缺陷極大地限制了其應用范圍。

國內外已經發展了多種納米銅催化劑的制備方法。如：中科院寧波材料技術與工程研究所烏學東等人將硝酸銅或者硫酸銅等銅鹽和烷基胺、烷基酸等保護劑溶解于二乙二醇二丁醚等有機溶劑中，加熱攪拌，再加入一定量的堿性溶液調節pH為7-9，再加入硼氫化鈉等還原劑，磁力攪拌一小時，冷卻至室溫，得到20-70nm的銅顆粒(中國專利201010221315.0)。美國littelton公司將銅化合物真空蒸發后用氫還原，得到粒徑1-8微米的銅粉(US42004968)。液相還原法制備的納米粒子具有表面活性高、顆粒形狀和粒度易控制等優點，是制備金屬銅納米顆粒的重要途徑。GuangjunZhou等(GuangjunZhou,MengkaiLu,ZhousenYang.Langmuir.2006,22,5900-5903)以水合肼為還原劑，十二烷基苯磺酸鈉為表面活性劑，通過液相還原法制備了粒度均勻、分散性良好、邊長尺寸為50nm左右的銅立方體。

這些方法除了氣相還原法，制備金屬銅納米顆粒大多采用液相還原法，由于其在水相中不穩定，常輔助的加些表面活性劑，帶來的制備工藝較復雜，后處理工作較多的不足。因此，開發一種工藝簡單、重復性高的優質銅納米顆粒催化劑的制備方法具有重要的實際價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種溶膠凝膠法制備納米銅催化劑的方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種小尺寸納米銅催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1、溶液的配制

將硝酸銅溶解于水中，機械攪拌至澄清后加入螯合劑，最后加入分散劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，攪拌至溶液完全變為澄清；

2、前驅體的生成

將步驟1制備的混合溶液用保鮮膜密封，再置于干燥箱中干燥，直至形成疏松多孔的前驅體；

3、前驅體的煅燒

于保護氣氛下，將前驅體進行煅燒。

步驟1中所述的硝酸銅溶液的摩爾濃度為0.006-0.01mol/L；螯合劑為乳糖、麥芽糖或淀粉中的任意一種，硝酸銅與螯合劑的摩爾比為1:1-1:5；硝酸銅與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的摩爾比為1:2-1:6。

步驟2中所述的干燥溫度為200-250攝氏度。

步驟3中所述的保護氣為氮氣。

步驟3中所述的煅燒溫度為500-650℃，煅燒時間為3-6小時。

本發明與現有技術相比，具有以下優點；

(1)本發明實驗過程中所使用的螯合劑為乳酸、麥芽糖或淀粉，這幾種糖類廉價無毒性，成本低，且操作簡單，過程易于操控，重復性良好，制備的納米銅催化劑的晶粒尺寸為10nm左右，分散均勻，因此，本方法所采用的實驗技術路線具有低成本高效且環境友好的特征。

(2)本發明所制備的納米銅顆粒的催化性能良好，可以使高氯酸銨的高溫熱峰峰提前80℃，具有潛在的應用價值。

附圖說明

圖1為本發明實施例1中納米銅催化劑的TEM圖。

圖2為純高氯酸銨(a)和本發明實施例1中納米銅/高氯酸銨復合物(b)的DCS對比圖。

圖3為本發明實施例1中納米銅催化劑的XRD圖。

圖4為本發明實施例2中納米銅催化劑的XRD圖。

圖5為本發明實施例3中納米銅催化劑的XRD圖。

具體實施方式

下面結合實例和附圖對本發明進行詳細說明。