一種氧化亞銅空心球的製備方法

2023-04-26 11:12:41 1

專利名稱：一種氧化亞銅空心球的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化亞銅空心球的製備方法，屬於無機材料和功能材料製備工藝 技術領域。 技術背景空心球是指一類尺寸在納米至微米之間的具有特殊結構的材料。由於這類材料 具有密度低，比表面積大，穩定性好和具有表面滲透能力的特點，因此在化學、生物和材料 科學等領域均有重要應用，空心球殼以及由空心球殼堆積而成的多孔材料在催化領域、緩 釋藥物的包裝、人造細胞的模擬及蛋白質、酶、DNA等生物活性分子的包覆保護以及作為塗 料或顏料等各個領域都有很大的潛在的應用價值，成為材料研究領域內引人注目的方向之
ο氧化亞銅(Cu2O)是一種重要的P型半導體材料，其能帶間隙約為2. 17eV,由於其 在電子器件、催化、氣敏傳感器、太陽能轉化及光限幅等方面的潛在應用，受到了研究人員 的廣泛關注。近年來，研究人員採用不同的方法製備出了微米/納米級別的Cu2O空心球，例 如，Haolan Xu (Haolan Xu, ffenzhong, Angew. Chem.，Int. Ed.，46，(2007)，1489-1492)等在 60°C條件下採用CTAB形成的囊泡作為模板製備出新穎的多殼層Cu2O空心球。Yu Chang (Yu Chang，Joong Jiat Teo, HuaChun Zeng, Langmuir. 21, (2005), 1074-1079)等在 DMF 中通過 在150-180°C下水熱反應20-40h製備出Cu2O納米空心球。然而這些方法模板用量大，成本 高，反應條件苛刻，對設備要求高，很難在工業生產中推廣使用。因此，設計出快速、反應條 件溫和、對設備要求低的方法進行氧化亞銅空心球的生產具有重要意義。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺陷而提供的一種氧化亞銅空心球的 製備方法，通過實施這種方法可以可到一種形態穩定、分散好的氧化亞銅空心球，同時該方 法條件溫和、工藝簡單，原料利用率高、成本低、易於工業化。為了實現上述目的，本發明製備氧化亞銅空心球的方法包括以下步驟先將金屬銅可溶性鹽溶於水中，得到濃度1 X 10_2 5 X IO-1Hi0I · L—1的水溶液，然 後加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30或PVP-K90)攪拌混合，得到澄清溶液，其金屬銅可溶性 鹽、聚乙烯吡咯烷酮、水三者的比例為1X10_2 5X10—1摩爾O 5X10—1摩爾1升。在磁力攪拌下，將還原劑按澄清溶液中銅離子摩爾質量的0. 2 10倍加入到製備 的澄清溶液中，反應5-150分鐘，得到橙黃色懸浮液即製備成氧化亞銅空心球產品。本發明中所述的金屬銅可溶性鹽包括硫酸銅、氯化銅、乙酸銅中的任一種；所述的 澄清溶液中Cu2+的濃度為IX 10_2 5 X IO^moir1, PVP與溶液中Cu2+的摩爾比為O 1。本發明所述的還原劑為水合胼或抗壞血酸或胼；還原劑與液相中的Cu2+的摩爾比 為0. 2 10。本發明所述的製備方法中金屬銅可溶性鹽PVP 還原劑水的摩爾比是IXliT2 5X1CT1 摩爾O 5Χ ICT1 摩爾2X 1(Γ3 5X ICT1 摩爾1 升。對所製備的氧化亞銅空心球產物進行透射電鏡分析，從所製得的氧化亞銅空心球 的TEM和XRD圖中顯示的結果表明其產品優於現有產品，所得氧化亞銅空心球的直徑為 150-300nm，球殼厚度 20_70nm。本發明與現有製備氧化亞銅空心球的方法相比，其方法簡單、原料利用率高；所製備的氧化亞銅空心球分散性好、壁厚均勻、產率高；其使用的原料廉價易得，所需生產設備 簡單，能源消耗低，易於實現工業化生產。具體實施方法下面通過實施例對本發明作進一步說明。 實施例1 稱取0. 12g硫酸銅和0. 5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解於50毫升蒸餾水中，形成澄 清的溶液。在攪拌條件下，將2毫升0. IM的水合胼加入到上述澄清溶液中，反應15分鐘， 得到橙黃色懸浮液。經分離、洗滌後得到橙黃色粉末狀產物。產物經X射線衍射分析鑑定 為氧化亞銅；經透射電鏡分析為空心球，粒徑約150-220nm，殼厚約20-30nm。實施例2:稱取0.624g硫酸銅和l.Og聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解於50毫升蒸餾水中，形成 澄清的溶液。在攪拌條件下，將10毫升0. 5M的水合胼加入到上述澄清溶液中，反應90分 鍾，得到橙黃色懸浮液。經分離、洗滌後得到橙黃色粉末狀產物。產物經X射線衍射分析鑑 定為氧化亞銅；經透射電鏡分析為空心球，粒徑約170-300nm，殼厚約30-70nm。
權利要求
一種製備氧化亞銅空心球的方法，其特徵在於先將金屬銅可溶性鹽和聚乙烯吡咯烷酮溶解於水中，形成澄清溶液，再在攪拌的條件下，將還原劑加入到製備的澄清溶液中，反應5～150分鐘即製備成氧化亞銅空心球產品。
2.根據權利要求1所述的氧化亞銅空心球的製備方法，其特徵在於所述的金屬銅可溶 性鹽為硫酸銅或氯化銅或乙酸銅。
3.根據權利要求1所述的氧化亞銅空心球的製備方法，其特徵在於所述的澄清溶液中 Cu2+的濃度為IX Kr2 5 X lO^molL"1, PVP與溶液中Cu2+的摩爾比為O 1。
4.根據權利要求1所述的氧化亞銅空心球的製備方法，其特徵在於所述的還原劑為水 合胼或抗壞血酸或胼；還原劑與液相中的Cu2+的摩爾比為0. 2 10。
5.根據權利要求1所述的氧化亞銅空心球的製備方法，其特徵在於產品製備時其成分 比例為金屬銅可溶性鹽PVP 還原劑水的摩爾比是1X10—2 5X10—1摩爾0 5 X ΙΟ—1 摩爾:2Χ1(Γ3 5X1CT1摩爾1升。
全文摘要
本發明涉及無機材料和功能材料加工製備工藝領域中的一種製備氧化亞銅空心球的方法，先將一定量的金屬銅可溶性鹽和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解於水中形成澄清的溶液，然後加入一定量的還原劑，得到橙黃色懸浮液即為氧化亞銅空心球產物。本發明具有製備條件溫和、工藝簡單、成本低、產率高等特點，有利於工業化生產，所製備的產品分散性好，壁厚均勻，其各項性能均優於現有產品，具有廣泛的推廣應用前景。
文檔編號B82B3/00GK101805010SQ20101013794
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月2日 優先權日2010年4月2日
發明者朱海濤, 王月嬌, 連超 申請人:青島科技大學