[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米銅溶膠的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710497844.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107243647A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱沛志;王蒙蒙;顧辰茜;包敏;周偉;王俊杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F9/24
• 分類(lèi)號(hào): B22F9/24;B82Y40/00;B01J23/72;B01J35/00
• 代理公司: 揚(yáng)州市錦江專(zhuān)利事務(wù)所32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物提取物還原制備納米銅溶膠的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

納米金屬粒子與傳統(tǒng)金屬粒子之間存在顯著不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。它作為新一類(lèi)的催化劑,與傳統(tǒng)催化劑相比具有獨(dú)特的反應(yīng)性能與活性。納米催化劑除了滿足傳統(tǒng)催化劑的催化特性,還具有強(qiáng)效催化等其它特點(diǎn)，使得納米催化劑成為新一代催化劑中的熱門(mén)之一。納米銅是一種良好的催化劑，它可以催化多種化學(xué)反應(yīng)。例如，采用NaBH₄還原4-硝基苯酚，納米銅存在的條件下，該反應(yīng)活性增強(qiáng)，說(shuō)明納米銅具有極好的催化能力。

納米銅具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，主要應(yīng)用于催化劑材料、抗菌材料、生物傳感器材料、低溫超導(dǎo)材料等。一般來(lái)講，納米銅的性能主要依賴(lài)于其粒徑、形貌及其穩(wěn)定性。粒徑越小，其比表面積越大，納米銅所具有的特殊性能越好，粒徑超過(guò)一定尺寸，粒子將失去它特有的納米粒學(xué)性能。因此，在制備過(guò)程中控制其工藝條件以獲得可控的粒徑、尺寸的納米銅粒子至關(guān)重要。

生物還原法制備納米銅是一種新興的制備手法，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)環(huán)境友好，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的有效還原制備納米銅粒子的植物很多，如銀杏葉、蘆薈葉、綠茶等，其制備的銅納米粒子的粒徑均在100nm以?xún)?nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在發(fā)明一種用綠色還原法制備出尺寸更小的納米銅的方法，以使制得的納米銅具有更好的催化性能。

本發(fā)明包括以下步驟：

1）將銅鹽溶于去離子水中，得氧化劑；

2）將綠咖啡豆提取物溶于去離子水中，得還原劑；

3）于80℃條件下，將氧化劑滴加于還原劑中，攪拌反應(yīng)至結(jié)束，得納米銅溶膠。

植物提取物還原納米銅具有其他化學(xué)還原方法所具有的高效、低毒、反應(yīng)條件溫和的特點(diǎn)，植物提取物不僅可以作為還原劑，還充當(dāng)保護(hù)劑、穩(wěn)定劑。

納米銅對(duì)氧氣具有高度敏感性，在開(kāi)放空間，納米銅極易氧化為其氧化物，如納米氧化銅、納米氧化亞銅，因此，維持納米銅制備過(guò)程的穩(wěn)定條件至關(guān)重要。

本發(fā)明采用綠色植物提取物為還原劑，以銅鹽為氧化劑，在水相中還原氯化銅，通過(guò)以上步驟所獲得的納米銅粒子穩(wěn)定分散于膠體溶液中，粒徑為5nm左右，此外，納米粒子表面被保護(hù)劑包覆，使得納米粒子高度穩(wěn)定，常溫下可穩(wěn)定1個(gè)月。因此，綠色還原法還原納米銅是一種高效、可行的方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明反應(yīng)簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)環(huán)保、重復(fù)性好。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述銅鹽為二水合氯化銅。二水合氯化銅（CuCl₂?H₂O）是氯化銅的二水合物，銅離子結(jié)合氯離子后，還剩兩對(duì)孤對(duì)電子，與水結(jié)合，此處氯離子配位能力較強(qiáng)，在還原反應(yīng)過(guò)程中，銅鹽先與還原劑發(fā)生配位，再進(jìn)一步交換電子，發(fā)生反應(yīng)。因此，二水合氯化銅作為銅源，更有利于綠色還原反應(yīng)的進(jìn)行。

所述二水合氯化銅中氯化銅與還原劑中綠咖啡豆提取物的投料質(zhì)量比為1∶5。綠咖啡豆提取物成分復(fù)雜，包括綠原酸，咖啡酸，多糖等，其中綠原酸是綠咖啡豆提取物的主要活性成分，其含量約為10%，參考相關(guān)文獻(xiàn)，提取物其他成分對(duì)銅鹽沒(méi)有還原能力或還原能力很弱。因此本專(zhuān)利實(shí)施案例依據(jù)二水合氯化銅與其活性成分綠原酸的相對(duì)反應(yīng)量，在此基礎(chǔ)上維持銅鹽相對(duì)多量，設(shè)計(jì)出可行的投料比，可使其反應(yīng)完全。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的產(chǎn)品的低倍透射電鏡圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制得的產(chǎn)品的低倍透射電鏡圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制得的產(chǎn)品的低倍透射電鏡圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制得的產(chǎn)品的高倍透射電鏡圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例添加納米銅催化劑后亞甲基藍(lán)還原反應(yīng)隨著時(shí)間增加得到的UV-vis 圖譜。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例添加納米銅催化劑后催化亞甲基藍(lán)的動(dòng)力學(xué)曲線圖。

具體實(shí)施方式

一、制備工藝：

實(shí)施案例1：

稱(chēng)取0.1705g的二水合氯化銅放于燒杯中，用20ml的去離子水完全溶解。配好的溶液稀釋10倍，得濃度為 5mM的氯化銅水溶液，密封保存，備用。

稱(chēng)取0.5017g的綠咖啡豆提取物作為還原劑溶于50ml去離子水中。充分?jǐn)嚢枰员ＷC完全溶解，得濃度為0.01g/mL的綠咖啡豆提取物水溶液。

取10ml氯化銅水溶液滴加到50ml綠咖啡豆提取物水溶液中，反應(yīng)在80℃下進(jìn)行，滴速保持在1滴/秒。滴完后繼續(xù)攪拌20分鐘以保證氯化銅反應(yīng)完全，得納米銅溶膠Cu1。