[發(fā)明專利]納米氧化亞銅顆粒的制備方法以及形貌和粒徑調(diào)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410621156.1
• 申請(qǐng)日: 2014-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105621473B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙文杰;王佳興;李赫;曹慧軍;烏學(xué)東;曾志翔;薛群基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C01G3/02
• 分類號(hào): C01G3/02;B82Y30/00
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11327
• 代理人: 單英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氧化亞銅技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米氧化亞銅顆粒的制備方法以及形貌和粒徑調(diào)控方法。

背景技術(shù)

氧化亞銅是一種p型半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為2.1eV。由于量子尺寸效應(yīng)，納米氧化亞銅表現(xiàn)出奇特的光學(xué)及電學(xué)性能。另外，納米氧化亞銅作為新型的少數(shù)可被可見(jiàn)光激發(fā)的p型氧化物半導(dǎo)體材料，具有活性的電子-空穴對(duì)系統(tǒng)，表現(xiàn)出良好的催化活性、低溫順磁等特性。因此，氧化亞銅納米顆粒在有機(jī)合成、光電轉(zhuǎn)換、新型能源和海洋防污等領(lǐng)域具有很好的重要應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了許多控制納米氧化亞銅形貌和粒徑的方法。例如，在公開(kāi)號(hào)為CN101348275A的專利中，郭林等人通過(guò)添加聚乙烯吡咯烷酮作為修飾劑合成了多面體狀的納米氧化亞銅顆粒；Zhu Hongfei等人用乙二胺和十六烷基胺作緩沖劑制備了可控粒徑立方體Cu₂O微粒；Takanari等人通過(guò)添加有N、O螯合結(jié)構(gòu)的有機(jī)物溶液，得到粒徑可控的納米Cu₂O顆粒。

但是，這些方法都需要添加表面活性劑或修飾劑才能得到一定程度的形貌和粒徑可控的納米氧化亞銅顆粒，制備條件較復(fù)雜，合成過(guò)程不易控制，并且還需進(jìn)一步純化處理去除表面的化學(xué)殘留，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的在于針對(duì)上述納米氧化亞銅顆粒的技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種制備納米氧化亞銅顆粒的簡(jiǎn)單方法，該方法無(wú)需添加表面活性劑、修飾劑等物質(zhì)，成本低、簡(jiǎn)單易操作。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)反復(fù)探索后發(fā)現(xiàn)，以銅鹽、強(qiáng)堿、還原劑為原料，利用溶液化學(xué)還原法制備納米氧化亞銅顆粒時(shí)，在不添加表面活性劑、修飾劑等物質(zhì)的條件下，將銅鹽、強(qiáng)堿、還原劑的摩爾比控制在1:(2～10):(0.5～10)范圍，控制在50～80℃條件下充分反應(yīng)，并且控制強(qiáng)堿的添加速率為0.04mol/h～0.8mol/h，還原劑的添加速率為0.05mol/h～0.8mol/h時(shí)，能夠得到粒徑均勻的納米氧化亞銅顆粒，因此大大簡(jiǎn)化了納米氧化亞銅顆粒，避免了反應(yīng)中因添加表面活性劑、修飾劑等物質(zhì)時(shí)所需要的后續(xù)純化處理過(guò)程，降低了生產(chǎn)成本。

即，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種納米氧化亞銅顆粒的制備方法，以銅鹽、強(qiáng)堿、還原劑為原料，采用溶液化學(xué)還原法制備，控制銅離子：氫氧根離子：還原劑的摩爾比為1:(2～10):(0.5～10)，具體過(guò)程為：在銅鹽溶液中加入強(qiáng)堿溶液，控制氫氧根離子的加入速率為0.04mol/h～0.8mol/h，滴加完畢后升溫至50～80℃，待充分反應(yīng)生成氫氧化銅后加入還原劑溶液進(jìn)行還原反應(yīng)，控制還原劑的加入速率為0.05mol/h～0.8mol/h，待充分反應(yīng)后靜置一定時(shí)間，經(jīng)水洗、醇洗、過(guò)濾干燥后得到納米氧化亞銅顆粒。

作為優(yōu)選，所述的還原劑溶液的溫度為50～80℃。

作為優(yōu)選，控制銅離子：氫氧根離子：還原劑的摩爾比為1:(4～8):(2～5)。

作為優(yōu)選，氫氧根離子的加入速率為0.08mol/h～0.5mol/h。

作為優(yōu)選，還原劑的加入速率為0.08mol/h～0.5mol/h。

作為優(yōu)選，強(qiáng)堿溶液滴加完畢后反應(yīng)5～20min，進(jìn)一步優(yōu)選為8～15min，更優(yōu)選為10min。

作為優(yōu)選，還原劑溶液滴加完畢后反應(yīng)5～25min，進(jìn)一步優(yōu)選為8～20min，更優(yōu)選為15min。

作為優(yōu)選，所述的靜置時(shí)間為1h～5h。

利用上述制備方法制得的納米氧化亞銅顆粒粒徑均勻，在300nm～1000nm，呈立方體形、球形、八面體形等形狀。

所述的銅鹽不限，可選自硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅等中的一種或者兩種以上的混合物。

所述的強(qiáng)堿不限，可選自氫氧化鈉、氫氧化鉀等。

所述的還原劑不限，可選自水合肼、硼氫化鈉、亞硫酸鈉、葡萄糖、甲醛、抗壞血酸中的一種或幾種的混合。

本發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)對(duì)比后還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)利用本發(fā)明的制備方法制備納米氧化亞銅顆粒時(shí)，其余條件不變，通過(guò)控制氫氧根離子的加入速率、還原劑的加入速率、強(qiáng)堿加入后的反應(yīng)時(shí)間、還原劑加入后的反應(yīng)時(shí)間，以及還原反應(yīng)完成后的靜置時(shí)間中的一種或者幾種，能夠控制制得的納米氧化亞銅顆粒的形貌與粒徑。該形貌調(diào)控范圍為立方體形、球形、八面體形等形狀，粒徑調(diào)控范圍在300nm～1000nm。

即，本發(fā)明提供了一種調(diào)控納米氧化亞銅顆粒形貌與粒徑的方法，在納米氧化亞銅顆粒制備過(guò)程中通過(guò)調(diào)控如下(一)至(五)中的一種參數(shù)或者兩種以上的參數(shù)而調(diào)控納米氧化亞銅顆粒的形貌與粒徑；