[发明专利]多孔纳米氧化铜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料制备技术领域，特别涉及一种多孔纳米氧化铜及其制备方法。

背景技术

纳米氧化铜是一类重要的新型功能材料，它在催化、超级电容器、传感器、太阳能电池、光电探测器、场发射显示器、超疏水表面、除砷和有机污染以及生物医药等领域都有广泛的应用前景。由于纳米材料的性能很大程度上取决于纳米晶体的尺寸、形貌和结构，因而，制备不同大小、形貌及维度的纳米氧化铜具有重要的意义。

目前，纳米氧化铜的形貌通常有纳米片、纳米线、纳米棒、纳米管、纳米针以及球状、花状、梭状、蜂窝状的三维纳米自组装体等，其制备方法主要为水热法、化学沉淀法、固体热分解法、电化学法、热氧化法、超声波法和喷雾热解法等。现有大量专利、文献报道水热法合成纳米氧化铜的路线，

发明内容

本发明针对上述已有技术存在的不足，通过对传统水热法的改进，提供了一种制备具有比表面积大、孔道可调、厚度可控、分散性好、热稳定性高、富含五配位铜等优点的多孔纳米氧化铜的方法。

本发明的多孔纳米氧化铜的制备方法包括以下步骤：

(1)将可溶性盐和溶胀剂溶于去离子水中，搅拌至完全溶解；

(2)将铜前驱体加入步骤(1)所得溶液中，搅拌至完全溶解；

(3)将步骤(2)所得溶液置于动态条件下水热晶化；

(4)水热后溶液冷却至室温、过滤、洗涤、干燥、焙烧得到多孔纳米氧化铜。

所述的可溶性盐为第一主族元素的可溶性离子化合物，比如氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、醋酸钠和氯化铯等，所述的可溶性盐可选自上述化合物中的一种或两种以上，优选氯化钠或硝酸钠。

所述的溶胀剂选自有机胺类化合物、季铵碱类化合物和有机铵盐类化合物。其中有机胺类化合物包括乙二胺、六亚甲基四胺、四甲基己二胺、油胺和十八胺等，季铵碱类化合物包括四甲基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵等，有机胺盐类化合物包括十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵。所述的溶胀剂可选自上述三类含氮化合物中一种或两种以上，优选四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵。

所述的铜前驱体为可溶性或可水解的含铜化合物，优选异丙醇铜。

较佳的，各原料用量按重量份计，以5份铜前驱体为基准，可溶性盐为0.2～4份，溶胀剂为5～25份，去离子水为25～75份。

较佳的，步骤(1)中还添加有0.5～15份优选1.5～2.5份的造孔剂，所述的造孔剂为大分子有机化合物，优选聚乙二醇、聚乙烯醇、软脂酸和吐温等之中的一种或两种以上。

较佳的，步骤(3)具体为：将步骤(2)所得溶液置于水热晶化釜中，然后再在带有旋转装置或搅拌装置的烘箱内加热晶化，转速80～550转/分钟优选80～180转/分钟，水热温度为120～360℃优选160～190℃。

较佳的，步骤(4)中，所述的焙烧温度为450～1350℃，优选450～650℃。

本发明的有益效果：

本发明在传统水热方法的基础上通过剪切力的施加(动态水热法)、以及可溶性盐和溶胀剂的添加将原位生成的层状氢氧化铜剥离成高分散性的氢氧化铜前驱体并通过后续的焙烧处理形成具有不同晶体结构的氧化铜纳米片，而大/高分子有机物造孔剂的添加可以进一步提高氧化铜的比表面积以及控制其孔径分布。采用本发明方法制备的结构的氧化铜具有比表面积大、孔道可调、厚度可控、分散性好、热稳定性高、富含五配位铜等优点，不仅可用于催化领域，且通过进一步的后续高温焙烧获得诸如氧化铜，也可应用于陶瓷、涂料、颜料等领域。

本发明公开的多孔纳米氧化铜的制备方法还具有工艺流程简单、控制条件/参数少、易放大工业化生产等优点。

附图说明

图1为实施例1所得氧化铜纳米片的SEM图；

图2为实施例2所得氧化铜纳米片的SEM图；

图3为实施例3所得氧化铜纳米片的SEM图；

图4为实施例4所得氧化铜纳米片的SEM图；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1