[發明專利]一種氧化亞銅納米晶組裝體

有效

• 申請號: 201610230151.5
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105905936B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 郭培志;王榮躍;桑玉濤;趙修松
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B01J23/72;B01J20/06;B01J20/28;B82Y30/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙)37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于過渡金屬氧化物技術領域，特別是涉及一種弱磁性的氧化亞銅納米晶組裝體。

背景技術：

氧化亞銅在農業、涂料、玻璃、塑料、陶瓷以及工業催化等領域是一種重要的無機化工原料，應用廣泛。例如，農業中的殺菌劑和飼料中的添加劑、涂料工業中的防污劑、玻璃工業以及陶瓷工業中的著色劑等。氧化亞銅屬于p型半導體材料，由于其低的帶隙能量和高的光吸收系數，以及其低廉的價格和低毒性，已經被用作氣體傳感器、高效光催化劑、電催化劑和多相催化劑；隨著合成技術的飛速發展，氧化亞銅納米材料的制備已經取得長足進步，許多方法如溶劑熱/水熱合成和低溫液相合成等方法已被報道用于多種氧化亞銅納米材料，包括多面體、薄膜、納米籠、空心球、多孔結構等的合成。當前，無機納米晶團簇/組裝體的原位自組裝制備主要集中于磁性納米材料，且反應條件較為苛刻，如合成溫度較高、反應時間較長等。如何在低溫條件下，制備基于水溶液體系實現弱磁性或非磁性無機納米晶團簇/組裝體仍面臨重要挑戰。因此，研究制備氧化亞銅納米晶組裝體具有廣闊的應用前景和巨大的經濟效益。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，尋求制備一種弱鐵磁性的氧化亞銅納米晶組裝體，通過調控反應前驅物的摩爾比和反應溫度，制備不同尺寸的氧化亞銅納米晶粒，通過氧化亞銅納米晶粒之間的非共價相互作用驅動有序組裝而成。

為了實現上述目的，本發明涉及的氧化亞銅納米晶組裝體，包括CNA-1和CNA-2兩種結構尺寸，其中，CNA-1為不規則的微米尺度花簇狀結構，尺寸為1.8±0.3μm，由結晶尺寸為32nm的氧化亞銅納米晶粒通過穿插組裝形成；CNA-2為規則且粒度分布較窄的球形結構，尺寸為0.6±0.2μm，由結晶尺寸為10nm的氧化亞銅納米晶粒通過原位有序自組裝形成，CNA-2的表面不光滑且有小顆粒凸起；CNA-1和CNA-2的飽和磁化強度分別為3.2emu/g和9.2emu/g，純度大于98％，能夠對抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)電催化，吸附有機分子，催化氧還原反應；氧化亞銅納米晶組裝體的結構尺寸與電催化選擇性、吸附能力和電催化能力成反比；用于多功能傳感器的優質納米材料。

本發明通過低溫液相合成技術方案，以抗壞血酸還原氧化亞銅前驅體的原理，制備CNA-1和CNA-2兩種不同結構尺寸的氧化亞銅納米晶組裝體，其具體工藝過程包括以下步驟：

將120ml濃度為3mmol的硫酸銅和30ml濃度為6mmol的碳酸氫銨水溶液在三口燒瓶中混合均勻后攪拌加熱至45-50℃保持20分鐘，再加入45mmol抗壞血酸水溶液還原，還原反應60分鐘后收集沉淀物，再用去離子水對沉淀物進行離心洗滌后控溫50-60℃并烘干，所收集的沉淀物命名為CNA-1；再將上述步驟中的硫酸銅改為濃度3mmol的醋酸銅、碳酸氫銨濃度為12mmol和抗壞血酸水溶液濃度為45mmol，在三口燒瓶中混合均勻后攪拌加熱時間為90分鐘，采用相同的制備流程得到的沉淀物命名為CNA-2；CNA-1和CNA-2分別為兩種氧化亞銅納米晶組裝體樣品。

本發明與現有技術相比，其產品結構與性能優良，制備工藝簡單，制備原理可靠，制備成本低，產品純度高，電磁學性能好，應用廣泛，使用環境友好。

附圖說明：

圖1為本發明制備的(a)CNA-1和(b)CNA-2的X射線衍射圖。

圖2為本發明制備的(a，c)CNA-1和(b，d)CNA-2的掃描電子顯微鏡圖。

圖3為本發明制備的(A)CNA-1和(B)CNA-2的氮氣吸附/脫附曲線，(C)CNA-1和(D)CNA-2的BJH孔徑分布曲線。

圖4為本發明制備的(a)CNA-1和(b)CNA-2的磁磁滯回線(A)，(B)為圖(A)的局部放大圖。

圖5為本發明制備的(a)CNA-1/GCE和(b)CNA-2/GCE在分別含AA、DA和UA電解液中的循環伏安曲線。

圖6為本發明制備的(a)CNA-1/GCE和(b)CNA-2/GCE在同時含有AA(1mmol/L)、DA(0.8mmol/L)和UA(1mmol/L)電解液中的差分脈沖伏安曲線。

圖7為本發明制備的(A)CNA-1/GCE和(B)CNA-2/GCE在AA(1mmol/L)和UA(1mmol/L)濃度不變，改變DA濃度(mmol/L)時的差分脈沖伏安曲線：(a)0.1；(b)0.2；(c)0.3；(d)0.4；(e)0.5；(f)0.6；(g)0.7；(h)0.8。