专利名称：一种Cu<sub>2</sub>O实心微球的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种Cu2O实心微球的制备方法。它能使Cu2O实心微球具有表面纳米孔结构，可以显著提高Cu2O微球的光催化性能，属于材料、环境和新能源等技术领域。
背景技术：
20世纪人类社会经济高速发展的同时也出现了环境污染、能源短缺、生态破坏等一系列重大问题。光催化材料的开发与研究正逐渐在能源转换以及环境保护领域中已经引起人们的广泛关注，其应用市场也正在逐步形成。Cu2O是近几年被许多专家认可的有望成为继TiO2之后能使用的潜在新材料，是一种极具开发前景的绿色环保光催化剂。Cu2O晶体的性质影响着其物理化学性能，并且进一步决定着其在太阳能电池、气敏材料、传感器材料、锂离子电池材料以及光催化材料方面的应用。目前，形貌、大小以及结构均可控的Cu2O晶体的合成越来越引起人们的重视。近来，Cu2O晶体的多种形貌已经通过各种物理和化学方法合成，形貌的影响因素正在被广泛研究。例如:Cu20立方晶体的边长可以通过改变表面活性剂的浓度来调控，Cu2O立方晶体到菱方十二面体的转变可以通过油酸的选择性吸附来实现，Cu2O纳米线可以通过选择不同的有机物作为还原剂来获得，Cu2O纳米立方晶体到中空纳米立方晶体的转变可以通过熟化时间来控制。但是，大小均一的Cu2O实心微球的可控合成还并未实现。本专利申请发明了一种通过水浴法，可以简单合成大小和形貌均一的Cu2O实心微球。选择盐酸羟胺(NH2OH^HCl)作为还原剂，十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂，并且通过控制两者的相对添加量可以使Cu2O实心微球具有不同表面结构特征。
发明内容
1、目的:本发明的目的在于提供一种Cu2O实心微球的制备方法，它是一种能够可控合成形貌和大小均一的Cu2O实心微球的制备方法。这种方法简便易行，且能够获得具有不同表面结构的Cu2O微球，这种独特的表面纳米孔结构能显著地提高Cu2O晶体的光催化性倉泛。2、本发明的技术解决方案:Cu20实心微球的一种简单的水浴制备方法，具体如下:首先，将配制好的前驱体CuCl2.2H20的水溶液注入到反应容器中进行水浴，保温至32 - 34oC。然后对该溶液进行磁力搅拌，此时称量0.5-1.5g SDS添加至上述溶液中。继续进行搅拌，待SDS完全溶解后，加入1.8ml配制好的氢氧化钠水溶液，此时溶液呈淡蓝色。接着，将14-24ml配制好的NH2OH.HCl加入上述溶液中，继续搅拌20-24秒后，停止搅拌，只对该溶液进行水浴保温。随着保温时间的延长，溶液颜色会从蓝色转变为绿色，再由绿色转变为透明，最后，有橙黄色Cu2O粉末颗粒沉淀析出。保温结束后，将溶液离心，用去离子水和无水乙醇反复离心清洗沉淀数次后，将Cu2O颗粒分散在ImL的无水乙醇中保存备用。综上所述，本发明一种Cu2O实心微球的制备方法，该方法具体步骤如下:
步骤一:将配制好的浓度为7mmol/L的前驱体CuCl2.2Η20水溶液注入到反应容器中，进行磁力搅拌，并水浴保温至32 - 34oC ；步骤二:向搅拌的溶液中加入0.5-1.5g十二烷基硫酸钠即SDS ；步骤三:待溶液混合均匀后，加入浓度为1.0mmol/L的氢氧化钠水溶液1.8毫升，继续搅拌；步骤四:待溶液再次搅拌均匀后，加入浓度为0.lmol/L的NH2OH^HCl水溶液14-24
毫升;步骤五:继续搅拌20-24秒后，停止搅拌，只对该溶液进行水浴保温；步骤六:保温60分钟后，将溶液离心，用去离子水和无水乙醇反复离心清洗沉淀3-5次后，将Cu2O颗粒分散在I毫升的无水乙醇中保存备用。3、本发明的优点是:使SDS表面活性剂在水浴过程中能均匀统一的排列成球状胶束，并在整个Cu2O的形核过程中作为软模板，调控实心结构的Cu2O微球的形成。合适的SDS的相对浓度，能使Cu2O微球表面形成均匀的纳米孔结构，进而提高Cu2O实心微球的光催化性能。
图1为实施例1中所合成的Cu2O颗粒的FE-SEM图谱.
图2为实施例2中所合成的Cu2O颗粒的FE-SEM图谱.
图3为实施例3中所`合成的Cu2O颗粒的FE-SEM图谱.
图4为实施例4中所合成的Cu20颗粒的FE-SEM图谱.
图5为实施例1-4中所合成的Cu2O颗粒(a-d)光催化降解甲基橙的性能对比图.
图6为本发明的流程图
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于下列实施例，应包括专利申请书中的全部内容。见图6，本发明一种Cu2O实心微球的制备方法，该方法具体步骤如下:实施例1步骤一:向容积为100毫升的烧杯中注入浓度为7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后将烧杯置于33°C的水浴环境中，并对溶液进行搅拌；步骤二:水浴保温一段时间后，向正在搅拌的溶液中加入SDS0.87g ；步骤三:待SDS完全溶解并且溶液搅拌均匀后，向溶液中加入浓度为1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步骤四:向正在搅拌的上述溶液中继续加入浓度为0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液14晕升；步骤五:搅拌24秒后，停止搅拌，对溶液继续进行保温；步骤六:保温60分钟后，将溶液离心，分别用去离子水和无水乙醇各离心清洗沉淀3遍后，将沉淀分散在I毫升的无水乙醇中保存。 图1为实施例1中所合成的Cu2O颗粒的FE-SEM图谱.
实施例2步骤一:向容积为100毫升的烧杯中注入浓度为7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后将烧杯置于33°C的水浴环境中，并对溶液进行搅拌；步骤二:水浴保温一段时间后，向正在搅拌的溶液中加入SDS0.87g ；步骤三:待SDS完全溶解并且溶液搅拌均匀后，向溶液中加入浓度为1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步骤四:向正在搅拌的上述溶液中继续加入浓度为0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液24晕升；步骤五:搅拌24秒后，停止搅拌，对溶液继续进行保温；步骤六:保温60分钟后，将溶液离心，分别用去离子水和无水乙醇各离心清洗沉淀3遍后，将沉淀分散在I毫升的无水乙醇中保存。图2为实施例2中所合成的Cu2O颗粒的FE-SEM图谱.
实施例3步骤一:向容积为100毫升的烧杯中注入浓度为7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后将烧杯置于33°C的水浴环境中，并对溶液进行搅拌；步骤二:水浴保温一段时间后，向正在搅拌的溶液中加入SDS0.5g ；步骤三:待SDS完全溶解并且溶液搅拌均匀后，向溶液中加入浓度为1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步骤四:向正在搅拌的上述溶液中继续加入浓度为0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液 24mL ；步骤五:搅拌24秒后，停止搅拌，对溶液继续进行保温；步骤六:保温60分钟后，将溶液离心，分别用去离子水和无水乙醇各离心清洗沉淀3遍后，将沉淀分散在I毫升的无水乙醇中保存。图3为实施例3中所合成的Cu2O颗粒的FE-SEM图谱.
实施例4步骤一:向容积为100毫升的烧杯中注入浓度为7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后将烧杯置于33°C的水浴环境中，并对溶液进行搅拌；步骤二:水浴保温一段时间后，向正在搅拌的溶液中加入SDS1.5g ；步骤三:待SDS完全溶解并且溶液搅拌均匀后，向溶液中加入浓度为1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步骤四:向正在搅拌的上述溶液中继续加入浓度为0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液24晕升；步骤五:搅拌24秒后，停止搅拌，对溶液继续进行保温；步骤六:保温60分 钟后，将溶液离心，分别用去离子水和无水乙醇各离心清洗沉淀3遍后，将沉淀分散在I毫升的无水乙醇中保存。图4为实施例4中所合成的Cu20颗粒的FE-SEM图谱.
综合实例1-4，说明了 SDS和NH2OH.HCl的相对添加量影响着Cu2O实心微球的表面结构特征。对实例1-4中的具有不同表面结构的Cu2O实心微球进行光催化性能测试。测试方法是，在氙灯下测试其对甲基橙染料水溶液的光催化降解性能。经分析测试发现，实例2中样品的光催化降解性能最好。这说明Cu2O实心微球的光催化性能受其表面结构影响；而且，表面的纳米孔 结构能显著提高Cu2O实心微球的光催化性能，见图5。
权利要求
1.一种Cu2O实心微球的制备方法，其特征在于:该方法具体步骤如下: 步骤一:将配制好的浓度为7mmol/L的前驱体CuCl2.2H20水溶液注入到反应容器中，进行磁力搅拌，并水浴保温至32 - 34oC ； 步骤二:向搅拌的溶液中加入0.5-1.5克十二烷基硫酸钠即SDS ； 步骤三:待溶液混合均匀后，加入浓度为1.0mmol/L的氢氧化钠水溶液1.8毫升，继续搅拌； 步骤四:待溶液再次搅拌均匀后，加入浓度为0.lmol/L的NH2OH-HCl水溶液14-24毫升; 步骤五:继续搅拌20-24秒后，停止搅拌，只对该溶液进行水浴保温； 步骤六:保温60分钟后，将溶液离心，用去离子水和无水乙醇反复离心清洗沉淀3-5次后，将Cu2O颗粒分散在I毫升的无水乙醇中保存备用。
全文摘要
本发明涉及一种Cu2O实心微球的制备方法，它有六大步骤。其基本方式是采用水浴法进行制备，通过在制备过程中控制盐酸羟胺(NH2OH·HCl)和十二烷基硫酸钠(SDS)的添加量，获得大小均一并且具有不同表面特征的Cu2O实心微球。Cu2O实心微球的表面特征影响其光催化性能，表面的纳米孔结构能显著提高其光催化性能。本发明使SDS表面活性剂在水浴过程中能均匀统一的排列成球状胶束，并在整个Cu2O的形核过程中作为软模板，调控实心结构的Cu2O微球的形成。它在材料、环境和新能源等技术领域里具有较好的实用价值和广阔地应用前景。
文档编号C01G3/02GK103145171SQ20131008741
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者张俊英, 高红, 钱海蛟, 王玫 申请人:北京航空航天大学