一种纳米级长方体碱式钼酸铜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了本发明提供了一种纳米级长方体碱式钼酸铜的制备方法。以醋酸铜和钼酸钠为原料，水和乙二醇混合溶液为溶剂，一步水热合成纳米级长方体碱式钼酸铜。合成的碱式钼酸铜长约100nm?300nm，厚度约为100nm。该制备方法操作简单，反应条件通用，可直接用于工业化规模生产。采用本发明制备的碱式钼酸铜纳米材料形貌稳定，纯度高，结晶度高，为显著提高其储能，催化等性能提供了理论基础和实践经验。
【专利说明】
一种纳米级长方体碱式钼酸铜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机纳米材料领域，涉及一种纳米级长方体碱式钼酸铜及其制备方法。
【【背景技术】】
[0002]钼酸盐微纳米材料是一类重要的功能材料，在催化、吸附、电磁、传感器、能量储存等领域具有广泛应用。无机钼酸盐微纳米材料中，过渡金属钼酸盐因其存在空轨道而具有特殊的晶体结构和催化性能.受到了人们越来越多的重视。如中国专利CN201110347395.9和CN20 1 1 10347508.5公开了利用微波反应制备超级结构和辐射状钼酸铜微米球(Cu3Mo2O9),该方法反应时间较短，但使用了微波反应器，不利于产品的工业化低成本规模生产，且其产品尺寸较大(5μπι-15μπι)，不利于该类产品小尺寸效应及量子效应等特性的应用，因此该方法在尺寸控制及低成本制备等方面仍有技术提升空间。此外，中国专利CN201410827872.5和CN201410827892.2分别公开了超声波法结合超声-熔盐法制备钼酸铜纳米片(CuMoO4)及钼酸银-钼酸铜复合粉体的制备方法。该类方法合成步骤较多，且反应后需要进行高温后处理，因此该类方法在提高反应效率及优化合成工艺等方面仍具有一定的改进空间。碱式钼酸铜Cu3(OH)2(MO4)2,又名钼铜矿，是一种稀有矿物。目前，以人工手段合成这种天然矿物并未有大范围报道。相对于其他铜基钼酸盐，碱式钼酸铜的形貌也比较单一，主要以微米球为主，如中国专利CN201510096407.3公开了一种微米球状碱式钼酸铜的制备方法，但其产品直径约为20μπι，且在制备过程中需要精确调节反应溶液的pH值，因此该方法在尺寸控制及高效制备等方面仍具有技术提升空间。
【
【发明内容】
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[0003]本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种纳米级长方体碱式钼酸铜及其制备方法，该方法采用一步水热法简单方便的制备出形貌稳定，纯度高，结晶度高的纳米级长方体碱式钼酸铜，适合工业化规模生产。
[0004]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现:
[0005]—种纳米级长方体碱式钼酸铜的制备方法，包括以下步骤:
[0006]I)将1mg的聚乙烯吡咯烷酮和1mg的醋酸钠加入到去离子水和乙二醇的混合溶液中，并搅拌均匀，得到混合液；
[0007]2)向混合液中加入醋酸铜，搅拌均匀后，再加入钼酸钠，并搅拌均匀，得到混合原料液;其中，钼酸钠和醋酸铜按照1:2的摩尔比加入到混合液中；
[0008]3)将混合原料液转移至反应釜中，在180°C的温度下水热保温5h;
[0009]4)水热处理结束后自然冷却至室温，并用去离子水和乙醇对产物进行离心洗涤去除杂质，然后在80°C的温度下进行真空干燥处理，得到纳米长方体碱式钼酸铜。
[0010]本发明进一步的改进在于:
[0011]所述步骤I)中，搅拌时间为5min。
[0012]所述步骤2)中，加入醋酸铜，搅拌3min后再加入钼酸钠，然后再搅拌lOmin。
[0013]所述步骤4)中，去离子水和乙醇的体积比为1:1。
[0014]所述步骤4)中，对产物离心洗涤5次以去除杂质。
[0015]一种纳米级长方体碱式钼酸铜，碱式钼酸铜的长度为10nm?300nm，宽度为lOOnm，厚度为 lOOnm。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0017]本发明利用常规铜盐和钼酸盐，通过一步水热首次合成了纳米级长方体碱式钼酸铜，配方简单实用。该方法反应时间短，反应条件温和，易于重复，适合低成本规模生产。制备出的碱式钼酸铜形貌稳定，纯度高，结晶度高，改变反应参数还可以方便的对其尺寸进行调控，为钼酸铜类纳米材料在储能，催化等领域的广泛应用提供了理论基础和实践经验。
【【附图说明】】
[0018]图1为碱式钼酸铜纳米长方体低倍率放大扫描电镜图；
[0019]图2为碱式钼酸铜纳米长方体高倍率放大图；
[0020]图3为碱式钼酸铜纳米长方体XRD图。
【【具体实施方式】】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0022]首先配置40ml去离子水和乙二醇的混合溶液。然后在电磁搅拌下，加入适量聚乙烯吡咯烷酮和醋酸钠，搅拌5min。再在强烈搅拌下，先加入醋酸铜搅拌3min后，再加入钼酸钠，继续搅拌;搅拌1min后，将混合溶液转移到50ml反应釜中，密封，在180°C水热保温5h。反应结束后，自然冷却至室温。所合成的产物，用去离子水和乙醇(体积比1:1)离心洗涤5次。除去杂质之后，在80°C真空干燥。最终产物为淡绿色的纳米长方体碱式钼酸铜。
[0023]图1和2为本发明制备的钼酸铜纳长方体的扫描电子显微镜图，其中制得的纳米材料的长在100-300nm，宽在lOOnm，高在10nm左右。通过观察图3的XRD图可以确定物相组成为 Cu3(Mo04)2(0H)2。
[0024]本发明利用廉价易得的原料及简便高效的制备条件完成了碱式钼酸铜的制备，并得到了新奇的纳米级长方体形貌。为铜基钼酸盐纳米材料的设计合成提供良好的理论基础和实践经验。
[0025]以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
【主权项】
1.一种纳米级长方体碱式钼酸铜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将1mg的聚乙烯吡咯烷酮和1mg的醋酸钠加入到去离子水和乙二醇的混合溶液中，并搅拌均匀，得到混合液； 2)向混合液中加入醋酸铜，搅拌均匀后，再加入钼酸钠，并搅拌均匀，得到混合原料液；其中，钼酸钠和醋酸铜按照1:2的摩尔比加入到混合液中； 3)将混合原料液转移至反应釜中，在180°C的温度下水热保温5h; 4)水热处理结束后自然冷却至室温，并用去离子水和乙醇对产物进行离心洗涤去除杂质，然后在80°C的温度下进行真空干燥处理，得到纳米长方体碱式钼酸铜。2.根据权利要求1所述的纳米级长方体碱式钼酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，搅拌时间为5min。3.根据权利要求1所述的纳米级长方体碱式钼酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，加入醋酸铜，搅拌3min后再加入钼酸钠，然后再搅拌lOmin。4.根据权利要求1所述的纳米级长方体碱式钼酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，去离子水和乙醇的体积比为1:1。5.根据权利要求1所述的纳米级长方体碱式钼酸铜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，对产物离心洗涤5次以去除杂质。6.—种采用权利要求1-5任意一项所述方法制备得到的纳米级长方体碱式钼酸铜，其特征在于，碱式钼酸铜的长度为10nm?300nm，宽度为10nm，厚度为lOOnm。
【文档编号】C01G39/00GK106064832SQ201610529932
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年7月5日
【发明人】张利锋, 贺文杰, 刘毅, 郑鹏, 原晓艳, 郭守武
【申请人】陕西科技大学