[發明專利]一種銅基異質中空納米管材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110365729.9
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113083327A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 李文江;趙志巍;閆秀珍;曲承玲
• 申請（專利權）人: 浙江加州國際納米技術研究院臺州分院
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B82Y30/00;B82Y40/00;C25B11/091;C25B1/04
• 代理公司: 天津清漩知識產權代理事務所(普通合伙) 12243
• 代理人: 高璇

本發明涉及一種以銅納米線為模板制備銅基異質納米管的制備方法。該方法主要包括以下步驟：將烷基胺、銅鹽、葡萄糖和水混合,得到混合乳液，室溫攪拌6?12h,在100～200℃水熱條件下反應12?36h，得到長徑比較大的銅納米線；將銅納米線分散到異丙醇中，加入適量硫化物堿性溶液，超聲1?15min，在100～200℃水熱條件下反應1?10h。用該方法生產的納米管直徑在20?60nm，樣品均勻，多元復合，具有十分廣闊的前景，例如光催化降解有機物、電催化析氫和傳感器等。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，尤其是一種銅基異質中空納米管材料的制備方法。

背景技術

無機納米管結合了中空和一維的獨特特性，表現出一系列優異的性能，例如其表面體積比增大和外徑較窄，可縮短傳輸路徑和高活性位點等。因此，它們在催化、能量轉換和存儲、化學和生物傳感器以及分離系統中都有潛在的應用。

目前，合成中空納米或者微米級結構的方法包括三大類：硬模板法、軟模板法、自模板法。其中硬模板法合成方法簡單，用途廣泛，各種線形一維模板是通過硬模板法制備該種特殊結構材料的有效方法。可以用金屬納米線、金屬氧化物納米線、金屬碳化物等多種無機納米線作為硬模板參與材料的合成，最終轉變成材料的一部分而形成復合結構。

經檢索發現如下幾篇公開的專利及文獻：

CN 108178181 A的中國發明專利公開了一種在合成的銅納米的基礎上進一步硫化得到中空管狀CuS納米材料。該材料首先采用硝酸銅、乙二胺、水合肼為原料制備納米線，Na₂S·9H₂O為硫源進行硫化處理，得到中空結構。

CN 108975414A的中國發明專利公開了一種在銅納米線表面包覆一層碳，以形成的碳層為模板，以水或純溶液作為反應介質吸附金屬離子，通過煅燒去除模板得到以氧化銅為內核，金屬氧化物為外殼的中空管狀材料。

文獻(Applied Surface Science 2019,47,966-971)報道了一種表面無碳層包覆銅納米線為模板，通過硫化制備Cu/Cu₂O_xS_1-x納米管結構，粗糙和中空的納米結構確保樣品與電解質進一步接觸，表現出優異的電催化析氫性能。

經分析，上述專利文獻體現了近年來中空納米或微米結構的發展狀況，其相關科研項目受到了研究者的極大關注。然而無機納米管的組分、制備過程、均勻程度均有待改善，現有技術上還有待改進和發展。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種制備過程較優化、管狀結構較均勻，一維管狀材料更長，內徑較小的銅基異質中空納米管材料的制備方法。

本發明采用的技術方案是：

一種以銅納米線為模板制備銅基異質納米管的制備方法，包括步驟：

⑴將烷基胺、銅鹽、葡萄糖加入到去離子水中，室溫下攪拌6-12h后，在100-200℃水熱條件下反應10-36h；反應結束后，待反應冷卻后離心分離，用去離子水、異丙醇和正己烷交叉洗滌，得到銅納米線產品，然后分散在異丙醇溶劑中；

⑵取適量的硫化物分散在去離子水中，超聲均勻，得到硫化物溶液；

⑶將步驟⑴中分散在異丙醇溶劑的銅納米線溶液與步驟⑵中分散在去離子水中的硫化鈉溶液混合，超聲均勻后，在100-200℃水熱條件下反應1-10h，反應結束后樣品用去離子水和無水乙醇依次離心洗滌，得到銅納米線為內核，Cu₂O/Cu₂S異質結為外殼的中空納米管材料。

而且，步驟⑴中所得的銅納米線產品直徑為20～60nm，長度在幾十至幾百微米。