一種低熱固相化學反應制備多種形貌的金屬銅納米材料的方法與流程

本發明涉及一種通過低熱固相化學反應制備金屬銅納米材料的方法在此。

背景技術：

在元素周期表中，銅與金和銀處于同一族，具有相同的電子結構和面心立方的晶體結構，因此擁有相似的性能。然而，與貴金屬金、銀相比，由于其價格便宜是銀的1/100倍、是金的1/6000，儲量非常豐富且呈現出較好地導電性、導熱性和延展性逐漸引起了人們的廣泛關注。被廣泛應用于催化、薄膜太陽能電池、平板顯示器以及導電材料等領域。尤其，在催化領域，納米尺度的金屬銅被廣泛應用于有機合成中的催化加氫反應，例如：利用Cu催化劑催化對硝基苯酚的加氫生成對氨基苯酚，在醫藥中間體的合成方面有重要的應用前景越來越受到人們的重視。

目前，金屬銅納米材料的合成方法主要有溶劑熱法、溶膠凝膠法、微乳液法、氣相沉積法、電化學沉積、水熱法等方法。一些文獻都有相關的報道：Advanced Materials.(2010).3558-3563報道了水熱法合成Cu納米線薄膜具有較好導電性能和的光學性能；ACS Catalysis.3(2013).358-362報道了利用水合肼在來還原硝酸銅來制備Cu納米材料作為高性能的催化材料等。

由于納米尺度的金屬銅單質在合成過程中很容易被氧化，因此，為了避免氧化，上述反應過程一般都在非溶液相中以及惰性氣氛下進行或者利用可溶性聚合物或者表面活性劑為保護劑在溶液中進行反應。但是，以上合成方法的錯做過程較為復雜，成本高，對環境有一定的傷害。因此，選擇一種低成本、易操作以及綠色環保的制備方法，制備出高性能的金屬銅催化材料具有十分重要的意義。室溫固相化學合成法不使用溶劑，具有高選擇性、高產率、工藝過程簡單、低能耗等優點，已經成為合成納米材料的一種重要方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種低熱固相化學反應制備多種形貌的金屬銅納米材料的方法，該方法通過使用廉價易得的銅鹽為原料、利用簡單的操作過程，在室溫或者低熱條件下經固相化學反應合成金屬銅納米材料，并通過添加形貌控制劑來調節產物的形貌。

本發明所用的銅鹽為固體的醋酸銅或氯化銅，所用的還原劑為固體的抗壞血酸，所用的形貌控制劑為氟化鈉、檸檬酸鈉以及十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種，在室溫或者低熱的條件下通過固相研磨合成金屬銅納米材料。

本發明所述的一種室溫固相化學反應制備金屬銅的方法，是將固體的銅鹽（醋酸銅，氯化銅）與固體的還原劑抗壞血酸在室溫或者低熱條件下混合研磨發生固相反應，經洗滌、干燥來制備金屬銅納米材料，并通過添加氟化鈉、檸檬酸鈉以及十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種來調節產物的形貌。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：以固相化學反應為基礎，采用廉價易得的原料，通過在室溫條件下簡單的研磨，可制得金屬銅納米材料。制備方法簡單，產品產率高，環境友好，易于實現大批量生產等特點都使本發明具有極為廣闊的應用前景。

附圖說明 圖1為實例一所制備樣品的粉末衍射圖；

圖2為實例一所制備樣品的掃描電鏡圖；

圖3為實例二所制備樣品的粉末衍射圖；

圖 4為實例二所制備樣品的掃描電鏡圖；

圖5為實例三所制備樣品的粉末衍射圖；

圖6為實例三所制備樣品的掃描電鏡圖。

具體實施方式 下面結合具體的實施例對本發明作進一步闡述。這些實施例應理解為僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。在閱讀了本發明記載的內容之后，基于本發明的原理對本發明所做出的各種改動或修改同樣落入本發明權利要求書所限定的范圍。

實施例一 ：

準確稱量3 mmol 醋酸銅倒入研缽中，將醋酸銅反應物研磨成藍色粉末，再稱取9 mmol的氟化鈉倒入研缽中與藍色粉末混合研磨，然后，稱取12 mmol 的抗壞血酸加入到上述反應物中，混合研磨，使兩種反應物充分接觸反應，隨著研磨的進行，混合物的顏色逐漸由藍色變為淡藍色的粉末，繼續研磨60 min確保反應的充分進行。將反應后混合物倒入盛有蒸餾水的燒杯中，水溶液的顏色逐漸變紅最后至深紅色，并得到紅色的金屬銅沉淀。

實施例二 ：

準確稱量3 mmol 醋酸銅倒入研缽中，將醋酸銅反應物研磨成藍色粉末，再稱取6 mmol的檸檬酸鈉倒入研缽中與藍色粉末混合研磨。然后，稱取12 mmol 的抗壞血酸加入到上述反應物中，混合研磨，使兩種反應物充分接觸反應。隨著研磨的進行，混合物的顏色逐漸由藍色變為淡藍色的粉末，繼續研磨60 min確保反應的充分進行。將反應后混合物倒入盛有蒸餾水的燒杯中，逐漸得到紅色溶液和紅色沉淀。

實施例三 ：

準確稱量3 mmol醋酸銅倒入研缽中，將醋酸銅反應物研磨成藍色粉末，然后，稱取9 mmol的氟化鈉倒入研缽中與藍色粉末混合研磨，再稱取1.5 mmol的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）倒入研缽中與藍色粉末混合研磨。最后，稱取12 mmol 的抗壞血酸加入到上述反應物中，混合研磨，使兩種反應物充分接觸反應，隨著研磨的進行，混合物的顏色逐漸由藍色淺綠色，繼續研磨60 min確保反應的充分進行。將反應后混合物倒入盛有蒸餾水的燒中，逐漸得到紅色溶液和紅色的沉淀。