專利名稱：一種氧化銅納米粒子的制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種納米材料的制備方法，具體的說是ー種氧化銅納米粒子的制備方法。
背景技術：
氧化銅粉體是ー種非常重要的多功能精細無機材料，廣泛用作玻璃、瓷器的著色齊U，有機合成的催化劑、油類的脫硫劑、氫化劑，還經常用于人造絲的制造、氣體分析和測定有機化合物等，還可作為火箭推進劑的燃速催化劑，特別是當氧化銅顆粒達到納米級后，應用會更廣闊，此時氧化銅納米材料需要滿足兩個標準第一，納米氧化銅尺寸必須在納米數量級內，一般介于I-IOOnm之間；第二，納米氧化銅的物理，化學性質都有所改變，這時由于具有粒徑小、比表面積大、催化活性高等特點使其在電、磁、催化等方面表現出不同尋常的特性，從而具有更廣闊的應用前景。目前制備納米氧化銅的方法主要有化學沉淀法、溶劑熱或水熱，溶膠-凝膠法，模板法、固相反應法，微乳液法、激光蒸凝法等。化學沉淀法是在銅鹽中與沉淀劑反應得到前軀體，將前軀體進行熱處理得到納米氧化銅。該操作簡單方法需要高溫熱處理，能耗大且得到的納米粒子易團聚。溶劑熱或水熱法需要在高溫和高壓的容器中進行，對設備要求高。生產效率低，成本高。溶膠-凝膠法是將反應物在一定條件下水解變為凝膠，對凝膠進行干燥和熱處理后得到納米粒子，該法需要用到有機溶劑、成本高，需要熱處理能耗大。模板法是將銅鹽固定在有限的空間里，再加入沉淀劑從而得到粒徑細小、分散均勻的納米粒子。該法需要加入模板物質，給后面的分離和除去造成困難。固相法反應不完全，得到的產品產率低。微乳液法是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成一均勻的微乳液，在較小的微區內合成固相制備納米粒子的ー種方法，這種方法引入的表面活性劑不易回收，需要反復洗滌，影響產品純度。激光蒸凝法采用激光作光源，使銅鹽分解蒸發后冷凝分解得到納米氧化銅。該方法目前實驗室研究和小規模生產階段，エ業化生產中遇到的問題還缺乏研究。以上方法有合成エ藝相對復雜、條件不易控制、環境污染嚴重、應用范圍窄的缺點。
發明內容
本發明目的是為解決上述技術問題的不足，提供ー種氧化銅納米粒子的制備方法，該方法具有合成溫度低、エ藝簡單、條件易控、成本低廉、無污染、應用范圍廣等優點，可以實現緑色生產。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是
ー種氧化銅納米粒子的制備方法，其具體制備步驟為
步驟一、將銅鹽加入到一定體積的蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為0. 20-0. 45mol/L的得銅粒子溶液，加熱至70°C _95°C，備用；所述的銅鹽為硫酸銅、氯化銅或硝酸銅。
步驟ニ、將氫氧化鈉加入到一定體積的蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出濃度為0. 02-3mol/L的氫氧化鈉溶液，備用。步驟三、首先，將步驟ニ制備好的氫氧化鈉溶液轉移到三頸燒瓶中，然后將裝有氫氧化鈉溶液的三頸燒瓶放置在甘油浴的回流裝置中加熱到95-100°C，接著，在800-1000轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至70-95°C的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在800-1000轉/分鐘的攪拌速度下回流4-10小吋，得到含黒色沉淀物質的混合物。步驟四、將步驟三所得含黑色沉淀物質的混合物以6000-90000轉/分鐘的轉速離心10分鐘，棄上清，將所得黑色沉淀物質依次用90°C的水、50°C的體積比為4:6的こ醇和水組成的混合液、室溫的無水こ醇進行洗滌，然后在50°C條件下真 空干燥后即得本發明氧化銅納米粒子。有益效果
I.在制備過程中不使用有機溶劑和表面活性剤，不會帶來環境污染及生態危機問題。2.方法簡單，不需要高溫焙燒、成本低便于大批量生產。3.所制得的氧化銅為黑色納米粒子，屬單斜系，晶體粒徑為15-20納米，比表面積為 80-123m2/g。
圖I是實施例I所制備氧化銅納米粒子的X-射線衍射圖譜。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進ー步說明。實施例I
ー種氧化銅納米粒子的制備方法，其具體制備步驟為
步驟一、將銅鹽加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為0. 20mol/L的得銅粒子溶液，加熱至70°C，備用；所述的銅鹽為硝酸銅。步驟ニ、將氫氧化鈉加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出濃度為0. 02mol/L的氫氧化鈉溶液,備用。步驟三、首先，將步驟ニ制備好的氫氧化鈉溶液轉移到三頸燒瓶中，然后將裝有氫氧化鈉溶液的三頸燒瓶放置在甘油浴的回流裝置中加熱到95°C，接著，在800轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至70°C的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在800轉/分鐘的攪拌速度下回流4小時，得到含黑色沉淀物質的混合物。步驟四、將步驟三所得含黑色沉淀物質的混合物以6000轉/分鐘的轉速離心10分鐘，棄上清，將所得黑色沉淀物質依次用90°C的水、50°C的體積比為4:6的こ醇和水組成的混合液、室溫的無水こ醇進行洗滌，然后在50°C條件下真空干燥后即得本發明氧化銅納米粒子，其粒徑為18. Onm。比表面積為90m2/g。實施例2
ー種氧化銅納米粒子的制備方法，其具體制備步驟為
步驟一、將銅鹽加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為0. 45mol/L的得銅粒子溶液，加熱至95°C，備用；所述的銅鹽為氯化銅；
步驟ニ、將氫氧化鈉加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出濃度為3mol/L的氫氧化鈉溶液，備用。步驟三、首先，將步驟ニ制備好的氫氧化鈉溶液轉移到三頸燒瓶中，然后將裝有氫氧化鈉溶液的三頸燒瓶放置在甘油浴的回流裝置中加熱到100°c，接著，在1000轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至95°c的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在1000轉/分鐘的攪拌速度下回流10小時，得到含黑色沉淀物質的混合物。步驟四、將步驟三所得含黑色沉淀物質的混合物以90000轉/分鐘的轉速離心10分鐘，棄上清，將所得黑色沉淀物質依次用90°C的水、50°C的體積比為4:6的こ醇和水組成的混合液、室溫的無水こ醇進行洗滌，然后在50°C條件下真空干燥后即得本發明氧化銅納
米粒子，其粒徑為15. Onm,比表面積為121m2/g。實施例3
ー種氧化銅納米粒子的制備方法，其具體制備步驟為
步驟一、將銅鹽加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為0. 35mol/L的得銅粒子溶液，加熱至80°C，備用；所述的銅鹽為硫酸銅。步驟ニ、將氫氧化鈉加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出濃度為0. IOmol/L的氫氧化鈉溶液,備用。步驟三、首先，將步驟ニ制備好的氫氧化鈉溶液轉移到三頸燒瓶中，然后將裝有氫氧化鈉溶液的三頸燒瓶放置在甘油浴的回流裝置中加熱到97°C，接著，在900轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至80°C的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在900轉/分鐘的攪拌速度下回流8小時，得到含黑色沉淀物質的混合物。步驟四、將步驟三所得含黑色沉淀物質的混合物以50000轉/分鐘的轉速離心10分鐘，棄上清，將所得黑色沉淀物質依次用90°C的水、50°C的體積比為4:6的こ醇和水組成的混合液、室溫的無水こ醇進行洗滌，然后在50°C條件下真空干燥后即得本發明氧化銅納米粒子，粒徑為17. Onm,比表面積為101m2/g。實施例4
ー種氧化銅納米粒子的制備方法，其具體制備步驟為
步驟一、將5. Og五水硫酸銅加入到75mL蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為0. 266mol/L的得銅粒子溶液，加熱至80°C，備用；
步驟ニ、將I. 6g氫氧化鈉加入到75mL蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出濃度為
0.533的氫氧化鈉溶液，備用。步驟三、首先，將步驟ニ制備好的氫氧化鈉溶液轉移到三頸燒瓶中，然后將裝有氫氧化鈉溶液的三頸燒瓶放置在甘油浴的回流裝置中加熱到96°C，接著，在950轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至97°C的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在950轉/分鐘的攪拌速度下回流4-10小時，得到含黑色沉淀物質的混合物。步驟四、將步驟三所得含黑色沉淀物質的混合物以60000轉/分鐘的轉速離心10分鐘，棄上清，將所得黑色沉淀物質依次用90°C的水、50°C的體積比為4:6的こ醇和水組成的混合液、室溫的無水こ醇進行洗滌，然后在50°C條件下真空干燥后即得本發明氧化銅納米粒子。
實施例5
ー種氧化銅納米粒子的制備方法，其具體制備步驟為
步驟一、將3. 4g ニ水氯化銅加入到75mL的蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為0. 20-0. 45mol/L的得銅粒子溶液，加熱至70°C _95°C，備用。步驟ニ、將I. 6g氫氧化鈉加入到75mL蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出濃度為0. 533mol/L的氫氧化鈉溶液，備用。步驟三、首先，將步驟ニ制備好的氫氧化鈉溶液轉移到三頸燒瓶中，然后將裝有氫氧化鈉溶液的三頸燒瓶放置在甘油浴的回流裝置中加熱到95-100°C，接著，在800轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至70-95°C的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在960轉/分鐘的攪拌速度下回流7小時，得到含黑色沉淀物質的混合 物。步驟四、將步驟三所得含黑色沉淀物質的混合物以40000轉/分鐘的轉速離心10分鐘，棄上清，將所得黑色沉淀物質依次用90°C的水、50°C的體積比為4:6的こ醇和水組成的混合液、室溫的無水こ醇進行洗滌，然后在50°C條件下真空干燥后即得本發明氧化銅納米粒子。
權利要求
1.一種氧化銅納米粒子的制備方法，其特征在于其具體制備步驟為 步驟一、將銅鹽加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為.0. 20-0. 45mol/L的得銅粒子溶液，加熱至70°C _95°C，備用；所述的銅鹽為硫酸銅、氯化銅或硝酸銅； 步驟二、將氫氧化鈉加入到蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出濃度為0. 02-3mol/L的氫氧化鈉溶液，備用； 步驟三、首先，將步驟二制備好的氫氧化鈉溶液轉移到三頸燒瓶中，然后將裝有氫氧化鈉溶液的三頸燒瓶放置在甘油浴的回流裝置中加熱到95-100°C，接著，在800-1000轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至70-95°C的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在800-1000轉/分鐘的攪拌速度下回流4-10小時，得到含黑色沉淀物質的混合物；· 步驟四、將步驟三所得含黑色沉淀物質的混合物以6000-90000轉/分鐘的轉速離心10分鐘，棄上清，將所得黑色沉淀物質依次用90°C的水、50°C的體積比為4:6的乙醇和水組成的混合液、室溫的無水乙醇進行洗滌，然后在50°C條件下真空干燥后即得本發明氧化銅納米粒子。
全文摘要
一種氧化銅納米粒子的制備方法，首先將銅鹽加入到一定體積的蒸餾水中，攪拌至完全溶解后，制備出銅粒子的濃度為0.20-0.45mol/L的得銅粒子溶液，加熱至70℃-95℃，然后將其轉移到三頸燒瓶中，放置在甘油浴的回流裝置中加熱到95-100℃，接著，在800-1000轉/分鐘的攪拌速度下將步驟一加熱至70-95℃的銅粒子溶液一次性加入到氫氧化鈉溶液中，有黑色沉淀物質生成，在800-1000轉/分鐘的攪拌速度下回流4-10小時，得到含黑色沉淀物質的混合物。最后將含有白黑色沉淀的混合物進行離心和洗滌、真空干燥后得到的物質即為本發明氧化銅納米粒子；本發明方法工藝方法簡單，安全、無污染，成本低便于大批量生產，所制備出的氧化銅納米粒子，呈α-Al2O3構型，晶體粒徑為25-35納米，比表面積為60-90m2/g。
文檔編號C01G3/02GK102951671SQ201210403800
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者馮勛, 李冠峰, 劉獻明, 常新紅, 王利亞 申請人:洛陽師范學院