专利名称：中空多级氧化铜纳米材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种中空多级氧化铜纳米材料的制备方法，具体涉及一种以气泡 为模板的中空多级氧化铜纳米材料的制备方法。本发明属于纳米材料制备技术领 域。
背景技术：
纳米材料因其特有的功能和性质受到了很大的关注，其在纳米电子学、磁学、 光电子学等众多领域有着重要的作用，因此纳米材料的控制合成已经受到了越来 越多的重视，制备方法层出不穷。其中模板法因具有实验装置简单、操作容易、 形态可控、适用面广等优点，成为近年来制备纳米结构材料的常用方法。其可用 来制备多种物质的各种形状(如球形粒子、 一维纳米棒、纳米线、纳米管以及 二维有序阵列等)的纳米结构。模板法大致可分为硬模板和软模板两大类。硬模 板包括多孔氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、分子筛以及经过特殊处理的多孔高分 子薄膜等；软模板则包括表面活性剂、聚合物、生物分子及其它有机物质等。气泡模板法是新兴出现的一种软模板方法，目前人们已成功应用气泡模板合成出纳米Ti02、 ZnSe、 CaC03等物质。例如，清华大学李亚栋教授利用反应过程中产生 的N2气泡为模板，合成了ZnSe的微球结构。但组成这些微球结构的次级单元均 为纳米粒子，高级结构的次级单元未见报道(Q， Peng, Y丄Dong, Y.D. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 42 (2003) 3027)。纳米氧化铜由于具有表面效应、量子尺寸效应、久保效应，使其在电、磁、 催化等领域表现出不寻常的特性，因此近年来有关纳米氧化铜的制备、性能及应 用的研究受到人们的广泛关注。纳米氧化铜可以作为催化剂直接应用于化工行 业，如催化高氯酸铵的热分解，催化一氧化碳、乙醇、乙酸乙酯等挥发性物质的 完全分解等。纳米氧化铜也可以用于传感材料、抗菌材料等领域。迄今为止，纳米氧化铜的主要制备方法有室温固相反应法，低温固相配位化学反应法，控制 双射流的液相沉淀技术，声化学法，改进的溶胶一凝胶法，醇热法，快速液相沉 淀法，水热一溶剂热法等。但这些方法反应时间较长，对反应体系的温度、pH等要求严格。其中，其中水热法是常用来制备纳米结构的方法(中国发明专利-微结构可控纳米氧化铜的制备方法，公开号CN1778682)，但不易得到中空结 构。发明内容本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种中空多级氧化铜纳米材料的 制备方法，工艺简单，生产成本低，所得的纳米材料可用于传感材料和抗菌材料 等领域。为实现这样的目的，在本发明的技术方案中，先将铜盐溶解于水，加入氨水 配制成铜氨络和离子溶液，然后加入不溶于水的脂肪醇，以脂肪醇一水界面体系 为反应介质，以反应物水解产生的气泡为模板，并可以加入表面活性剂改变产物 的尺寸和形貌，采用微波辐照技术，控制微波功率和反应时间，快速制备中空氧 化铜纳米材料。本发明的方法具体为按重量份计，将1-50份铜盐溶解于1000份的水中， 加入浓氨水形成澄清透明的铜氨络和离子溶液，然后加入100-1000份的脂肪醇， 并加入表面活性剂0-10份，搅拌均匀，静置1-2小时，然后将反应液转移到聚 四氟乙烯反应釜中，脉冲微波辐照l-3分钟，脉冲微波功率300w-1000w;反应 结束后，反应釜自然冷却到60。C，将产物过滤，用无水乙醇、水洗涤数次，真 空抽干，即获得中空多级氧化铜纳米材料。本发明中所述的铜盐为醋酸铜、硝酸铜或硫酸铜。 本发明所述的脂肪醇为正丁醇，正己醇、正辛醇、丁二醇或丙三醇。 本发明所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六垸基三甲基溴化铵或曲拉酮。本发明方法简单易行，以铜氨络和离子水解得到的气泡为模板，能方便地得 到中空纳米结构，并可以加入表面活性剂改变产物的尺寸和形貌；采用了微波辐 照技术， 一方面可以提高产物的结晶速度，另一方面操作歩骤简单，成本低，反 应速度快，容易控制，效率高，且具有一定的普适性。本发明制备的中空多级氧 化铜纳米材料可作为传感和抗菌等材料。
图1为本发明实施例1所得的氧化铜扫描电镜照片。图2为本发明实施例2所得的氧化铜透射电镜照片。 图3为本发明实施例3所得的氧化铜扫描电镜照片。 图4为本发明实施例4所得的氧化铜透射电镜照片。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例 是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。实施例l① 在一个30ml的反应瓶中，将1份铜盐溶解于1000份的水中，然后加入 浓氨水形成澄清透明的铜氨络和离子溶液，然后加入100份正辛醇，剧烈搅拌， 静置2小时。② 将按照步骤①制备的反应液转移到50 ml聚四氟乙烯反应釜中，脉冲微波 辐照3分钟，脉冲微波功率500w。反应结束后，反应釜自然冷却到6(TC，将产 物过滤，用无水乙醇、水洗涤数次，真空抽干，即可获得氧化铜纳米材料。图1是得到的中空多级氧化铜纳米材料的扫描电镜照片。由图可见，氧化 铜纳米材料呈球形结构(图la)。该球形结构为中空结构，且该空心球由次级结 构——纳米片组装而成(图1 b)。 实施例2① 在一个30ml的反应瓶中，将IO份铜盐溶解于IOOO份的水中，然后加入 浓氨水形成澄清透明的铜氨络和离子溶液，然后加入1000份正辛醇，剧烈搅拌， 静置1小时。② 将按照步骤①制备的反应液转移到50 ml聚四氟乙烯反应釜中，脉冲微波 辐照3分钟，脉冲微波功率1000w。反应结束后，反应釜自然冷却到60 °C，将 产物过滤，用无水乙醇、水洗涤数次，真空抽干，即可获得氧化铜纳米材料。所得到的氧化铜纳米材料的透射电镜照片如图2所示。由图可见，氧化铜 纳米材料呈纺锤状结构。 实施例3①在一个30 ml的反应瓶中，将1份铜盐溶解于1000份的水中，然后加入 浓氨水形成澄清透明的铜氨络和离子溶液，然后加入1000份正辛醇，再加入IO 份十二烷基硫酸钠，剧烈搅拌，静置2小时。②将按照步骤①制备的反应液转移到50 ml聚四氟乙烯反应釜中，脉冲微波 辐照3分钟，脉冲微波功率500w。反应结束后，反应釜自然冷却到6(TC，将产 物过滤，用无水乙醇、水洗涤数次，真空抽干，即可获得氧化铜纳米材料。所得到的氧化铜纳米材料的扫描电镜照片如图3所示。由图可见，氧化铜 纳米材料呈实心球结构，但该实心球由纳米片组装而成。 实施例4① 在一个30ml的反应瓶中，将1份铜盐溶解于1000份的水中，然后加入 浓氨水形成澄清透明的铜氨络和离子溶液，然后加入1000份正辛醇，再加入IO 份十六垸基三甲基溴化铵，剧烈搅拌，静置2小时。② 将按照步骤①制备的反应液转移到50 ml聚四氟乙烯反应釜中，脉冲微波 辐照3分钟，脉冲微波功率500w。反应结束后，反应釜自然冷却到60。C，将产 物过滤，用无水乙醇、水洗涤数次，真空抽干，即可获得氧化铜纳米材料。所得到的氧化铜纳米材料的透射电镜照片如图4所示。由图可见，氧化铜 纳米材料呈短棒状结构。
权利要求
1、一种中空多级氧化铜纳米材料的制备方法，其特征在于按重量份计，将1-50份铜盐溶解于1000份的水中，加入浓氨水形成澄清透明的铜氨络和离子溶液，然后加入100-1000份的脂肪醇，并加入表面活性剂0-10份，搅拌均匀，静置1-2小时，然后将反应液转移到聚四氟乙烯反应釜中，脉冲微波辐照1-3分钟，脉冲微波功率300w-1000w；反应结束后，反应釜自然冷却到60℃，将产物过滤，用无水乙醇、水洗涤数次，真空抽干，即获得中空多级氧化铜纳米材料。
2、 根据权利要求l的中空多级氧化铜纳米材料的制备方法，其特征在于所 述的铜盐为醋酸铜、硝酸铜或硫酸铜。
3、 根据权利要求1的中空多级氧化铜纳米材料的制备方法，其特征在于所 述的脂肪醇为正丁醇，正己醇、正辛醇、丁二醇或丙三醇。
4、 根据权利要求l的中空多级氧化铜纳米材料的制备方法，其特征在于所 述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六垸基三甲基溴化铵或曲拉酮。
全文摘要
本发明涉及一种中空多级氧化铜纳米材料的制备方法，先将铜盐溶解于水，加入氨水配制成澄清透明的铜氨络和离子溶液，然后加入不溶于水的脂肪醇，以脂肪醇—水界面体系为反应介质，以反应物水解产生的气泡为模板，并可以加入表面活性剂改变产物的尺寸和形貌，采用微波辐照技术，控制微波功率和反应时间，可制备出中空氧化铜纳米材料。本发明操作步骤简单，反应迅速，成本低廉，所制备的纳米材料可用于传感材料和抗菌材料等领域。
文档编号C01G3/02GK101306832SQ200810040158
公开日2008年11月19日 申请日期2008年7月3日 优先权日2008年7月3日
发明者君 朱, 钱雪峰 申请人:上海交通大学