[發(fā)明專利]一種形貌、尺寸可控的氧化亞銅納米晶及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN107473257B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設計）人: 蔡超;朱唐;趙寧;徐堅
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82Y40/00;B01J23/72
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發(fā)明公開了一種形貌、尺寸可調的氧化亞銅納米晶及其制備方法和應用，所述制備方法包括以下步驟：合成作為前驅體的氫氧化銅；調控體系的pH值；對調控過pH值的體系進行還原，得到所述氧化亞銅納米晶。本發(fā)明不需要添加表面活性劑，通過調節(jié)反應體系pH就可以得到特定形貌和尺寸的氧化亞銅納米晶，所述納米晶可用于光催化降解有機污染物，是一種快速、簡便、綠色制備氧化亞銅納米晶的方法。

技術領域

本發(fā)明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種形貌、尺寸可控的氧化亞銅納米晶及其制備方法和在光催化領域中的應用。

背景技術

水污染日益成為一個突出的環(huán)境問題，因此，研究者們致力于開發(fā)經濟有效的水處理方法。其中，光催化方法是一種很有前景的降解水中有機污染物的手段，其能耗低、操作簡單、條件溫和。氧化亞銅作為一種重要的半導體材料，禁帶寬度2.17eV，可在可見光輻照下生成高活性的空穴-電子對，產生活性自由基，對有機污染物進行降解。研究表明，氧化亞銅的光催化性能與其微觀形貌、尺寸等因素有密不可分的聯系(Huang W C,Lyu L M,etal.JACS,2012,134,1261-1267；Kuo C H,Chen C H,Huang M H.Adv.Funct.Mater.2007,17,3773-3780.)。納米氧化亞銅由于尺寸在納米范圍，相比于亞微米以及微米氧化亞銅具有更高的比表面積。另外，納米材料本身還具有表面不飽和懸掛鍵多、活性中心多、電子-空穴不易復合等優(yōu)點，使得納米氧化亞銅成為一種理想的光催化劑。

目前，納米氧化亞銅的制備方法主要有燒結法、電化學法、水熱法、輻照法以及濕化學法。其中濕化學法是制備高純度、形貌可控的納米材料最常用的方法。傳統(tǒng)制備納米氧化亞銅的濕化學法中往往都需要采用一定的手段來控制氧化亞銅納米晶生長，如添加大量表面活性劑、控制較低的前驅體濃度等。這些手段雖然能夠有效控制氧化亞銅納米晶的粒徑，然而這些方法都難于推廣到大規(guī)模生產中。利用難溶性前驅體的水解，是一種簡單、快速制備氧化亞銅的反應途徑。專利201010119206.8中公開了一種以氯化亞銅為前驅體制備氧化亞銅的方法，但其沒有公開能制備得到納米尺寸的氧化亞銅。專利201280047817.3則公開了一種以氫氧化銅為前驅體制備氧化亞銅的方法，但是該方法需要通過添加二價鐵離子來調控氧化亞銅顆粒的尺寸，會導致最終產物中含有一定量的鐵雜質。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提供一種氧化亞銅納米晶及其制備方法和應用，該方法以難溶性的氫氧化銅為前驅體，通過控制還原時前驅體分散體系的pH值，從而對氧化亞銅納米晶的形貌和尺寸進行調控，得到特定形貌和尺寸的氧化亞銅納米晶，是一種快速、簡便、綠色的制備方法。

為了實現上述目的，本發(fā)明提供了一種氧化亞銅納米晶的制備方法，其包括以下步驟：合成作為前驅體的氫氧化銅；調控體系的pH值；對調控過pH值的體系進行還原，得到所述氧化亞銅納米晶。

根據本發(fā)明，合成作為前驅體的氫氧化銅的步驟為：將強堿溶液滴加到二價銅鹽水溶液中，反應，離心分離，洗滌，得到所述氫氧化銅。

優(yōu)選地，所述強堿溶液的溶質為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀；優(yōu)選地，所述強堿溶液的摩爾濃度為0.1～10M；進一步優(yōu)選1～5M；例如可以為2M或4M的氫氧化鈉溶液。

優(yōu)選地，所述二價銅鹽水溶液中的溶質為硫酸銅或其水合物、硝酸銅或其水合物、氯化銅或其水合物和醋酸銅或其水合物中的一種或多種；例如可以為二水合氯化銅，無水硫酸銅，無水硝酸銅或者一水合醋酸銅。

優(yōu)選地，所述二價銅鹽水溶液的摩爾濃度為0.001～1M；進一步優(yōu)選為0.01～0.5M；例如可以為0.1M。

優(yōu)選地，所述二價銅鹽水溶液與強堿溶液中溶質的摩爾比為(1:2)～(1:20)；進一步優(yōu)選為(1:3)～(1:16)；例如可以為1:4。