[发明专利]一种氧化亚铜纳米晶组装体

说明书

技术领域：

本发明属于过渡金属氧化物技术领域，特别是涉及一种弱磁性的氧化亚铜纳米晶组装体。

背景技术：

氧化亚铜在农业、涂料、玻璃、塑料、陶瓷以及工业催化等领域是一种重要的无机化工原料，应用广泛。例如，农业中的杀菌剂和饲料中的添加剂、涂料工业中的防污剂、玻璃工业以及陶瓷工业中的着色剂等。氧化亚铜属于p型半导体材料，由于其低的带隙能量和高的光吸收系数，以及其低廉的价格和低毒性，已经被用作气体传感器、高效光催化剂、电催化剂和多相催化剂；随着合成技术的飞速发展，氧化亚铜纳米材料的制备已经取得长足进步，许多方法如溶剂热/水热合成和低温液相合成等方法已被报道用于多种氧化亚铜纳米材料，包括多面体、薄膜、纳米笼、空心球、多孔结构等的合成。当前，无机纳米晶团簇/组装体的原位自组装制备主要集中于磁性纳米材料，且反应条件较为苛刻，如合成温度较高、反应时间较长等。如何在低温条件下，制备基于水溶液体系实现弱磁性或非磁性无机纳米晶团簇/组装体仍面临重要挑战。因此，研究制备氧化亚铜纳米晶组装体具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，寻求制备一种弱铁磁性的氧化亚铜纳米晶组装体，通过调控反应前驱物的摩尔比和反应温度，制备不同尺寸的氧化亚铜纳米晶粒，通过氧化亚铜纳米晶粒之间的非共价相互作用驱动有序组装而成。

为了实现上述目的，本发明涉及的氧化亚铜纳米晶组装体，包括CNA-1和CNA-2两种结构尺寸，其中，CNA-1为不规则的微米尺度花簇状结构，尺寸为1.8±0.3μm，由结晶尺寸为32nm的氧化亚铜纳米晶粒通过穿插组装形成；CNA-2为规则且粒度分布较窄的球形结构，尺寸为0.6±0.2μm，由结晶尺寸为10nm的氧化亚铜纳米晶粒通过原位有序自组装形成，CNA-2的表面不光滑且有小颗粒凸起；CNA-1和CNA-2的饱和磁化强度分别为3.2emu/g和9.2emu/g，纯度大于98％，能够对抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)电催化，吸附有机分子，催化氧还原反应；氧化亚铜纳米晶组装体的结构尺寸与电催化选择性、吸附能力和电催化能力成反比；用于多功能传感器的优质纳米材料。

本发明通过低温液相合成技术方案，以抗坏血酸还原氧化亚铜前驱体的原理，制备CNA-1和CNA-2两种不同结构尺寸的氧化亚铜纳米晶组装体，其具体工艺过程包括以下步骤：

将120ml浓度为3mmol的硫酸铜和30ml浓度为6mmol的碳酸氢铵水溶液在三口烧瓶中混合均匀后搅拌加热至45-50℃保持20分钟，再加入45mmol抗坏血酸水溶液还原，还原反应60分钟后收集沉淀物，再用去离子水对沉淀物进行离心洗涤后控温50-60℃并烘干，所收集的沉淀物命名为CNA-1；再将上述步骤中的硫酸铜改为浓度3mmol的醋酸铜、碳酸氢铵浓度为12mmol和抗坏血酸水溶液浓度为45mmol，在三口烧瓶中混合均匀后搅拌加热时间为90分钟，采用相同的制备流程得到的沉淀物命名为CNA-2；CNA-1和CNA-2分别为两种氧化亚铜纳米晶组装体样品。

本发明与现有技术相比，其产品结构与性能优良，制备工艺简单，制备原理可靠，制备成本低，产品纯度高，电磁学性能好，应用广泛，使用环境友好。

附图说明：

图1为本发明制备的(a)CNA-1和(b)CNA-2的X射线衍射图。

图2为本发明制备的(a，c)CNA-1和(b，d)CNA-2的扫描电子显微镜图。

图3为本发明制备的(A)CNA-1和(B)CNA-2的氮气吸附/脱附曲线，(C)CNA-1和(D)CNA-2的BJH孔径分布曲线。

图4为本发明制备的(a)CNA-1和(b)CNA-2的磁磁滞回线(A)，(B)为图(A)的局部放大图。

图5为本发明制备的(a)CNA-1/GCE和(b)CNA-2/GCE在分别含AA、DA和UA电解液中的循环伏安曲线。

图6为本发明制备的(a)CNA-1/GCE和(b)CNA-2/GCE在同时含有AA(1mmol/L)、DA(0.8mmol/L)和UA(1mmol/L)电解液中的差分脉冲伏安曲线。

图7为本发明制备的(A)CNA-1/GCE和(B)CNA-2/GCE在AA(1mmol/L)和UA(1mmol/L)浓度不变，改变DA浓度(mmol/L)时的差分脉冲伏安曲线：(a)0.1；(b)0.2；(c)0.3；(d)0.4；(e)0.5；(f)0.6；(g)0.7；(h)0.8。