一种CuI纳米粉体的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料及其制备领域，特别涉及一种Cu I纳米粉体的制备方法。
【背景技术】
[0002] Cul是一种用途十分广泛的物质，可用作有机合成催化剂、树脂改性剂、人工降雨 剂，以及加碘盐中的碘来源。其中，Cul作为催化剂，可以催化一系列卤代烃参与的偶联反 应，例如Heck反应、Suzuki反应及U1 lmann反应等。
[0003] 目前，Cul的制备方法较多。比如:元素直接反应法(Yaqing Liu，et. al. Synthesis of nano-CuI and its catalytic activity in the thermal decomposition of ammonium perchlorate，Res · Chem. Intermed ·，2015，41:3885-3892)，电沉积法（Takeshi Takeda,et.al.Copper(I)iodide-catalyzed regioselective allylation of a-(2_ pyridylthio)allylstannanes.A new route to δ,ε-unsaturated ketones,Tetrahedron Lett·，1997,38，2879_2882)，水热法（L.P. Zhang, et.al .Growth and shape evolution of octahedral Cul crystal by a SC-assisted hydrothermal method,Mater.Res.Bui1., 2006，41，905-908)，脉冲激光沉积法（P ·M· Sirimanne，et · al · Characterization of transparent conducting Cul thin films prepared by pulse laser deposition technique，Chem.Phys.Lett.，2002,366,485-489)，真空蒸发（K.Tennakone, et.al.Deposition of thin conducting films of Cul on glass，Sol·Energy Mater .Sol .Cells，1998,55,283-289)，等等。
[0004] 现有的制备方法虽然可以制备出Cul，但仍然存在一些不足，如:在制备过程中，有 的需要使用复杂昂贵的设备，有的需要使用添加剂，有的需要高温条件，有的产生毒性较大 的副产物，或有的所得产物粒径分布范围较宽。
【发明内容】
[0005] 本发明是为避免上述现有技术的不足，提供一种简单易行、节约成本、节能环保的 Cul纳米粉体制备方法。
[0006] 本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
[0007] 本发明Cul纳米粉体的制备方法，是在室温条件下，将单质碘、硫酸铜、丙酮、水及 乙醇一锅混合，搅拌反应;然后对反应产物离心分离、蒸馏水洗涤、真空干燥，得到Cul纳米 粉体;具体包括如下步骤：
[0008] (1)将单质碘溶解在乙醇和水的混合溶剂（乙醇和水的体积比优选为1:1)中，制得 浓度为0.075~0.30mol · L-1的碘溶液；
[0009] (2)将硫酸铜溶解在丙酮和水的混合溶剂(丙酮和水的体积比优选为1:4)中，制得 浓度为0.050~0.20mol · L-1的硫酸铜溶液；
[0010] (3)将所述碘溶液和所述硫酸铜溶液等体积混合，获得混合溶液(其中，硫酸铜的 浓度为0.025~O.lOmol · L-S单质碘的浓度为0.0375~0.15mol · L-在所述混合溶液中 硫酸铜和单质碘的摩尔比为2:3;
[0011] (4)将步骤(3)得到的混合溶液加入密闭容器内，在室温下连续搅拌24小时，所得 产物通过离心分离、蒸馏水洗涤、真空干燥(优选为80°C下真空干燥4小时），即得到Cul纳米 粉体。
[0012] 本发明在室温条件下利用丙酮的碘化反应原位产生碘离子，实现均相沉淀，制备 出Cul纳米粒子，发生的反应如方程(1)和方程(2)所示。该制备方法操作简单，反应温度低， 产物Cul纳米粉体粒径分布范围窄，是一种简便且不会产生污染的Cul纳米粉体的制备方 法。
[0015] 本发明的有益效果体现在：
[0016] (1)本发明Cul纳米粉体的制备方法中，与铜离子(Cu2+)发生沉淀反应所需要的碘 离子（Γ)不是外在加入的，而是由丙酮的碘化反应原位产生的，实现了均相沉淀法制备 Cul，保证了产物粒径分布范围窄、分散性好、形状规则;且本发明的制备方法不需要添加表 面活性剂、模板剂等，提高了产物纯度。
[0017] (2)本发明Cul纳米粉体的制备过程，采用了反应原料一锅法制备技术，制备过程 简单，反应温度低，具有节能环保、高效安全的优势。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明实施例1、2、3和4制备的Cul纳米粉体的XRD图。
[0019] 图2为本发明实施例2制备的Cul纳米粉体的TEM图像。
【具体实施方式】
[0020] 以下提供本发明Cul纳米粉体制备的【具体实施方式】。
[0021] 实施例1
[0022]本实施例按如下步骤制备Cul纳米粉体：
[0023] (1)将1.50mmol单质碘溶解在20mL体积比为1:1的乙醇和水的混合溶剂中，制得 0.075mol · L-1 的碘溶液。
[0024] (2)将1 .Ommol硫酸铜溶解在20mL体积比为1:4的丙酮和水的混合溶剂中，制得 0.050mol · L-1硫酸铜溶液。
[0025] (3)将碘溶液和硫酸铜溶液在碘量瓶中合并混合，获得混合溶液(其中，硫酸铜的 浓度为〇.〇25mol · L-S单质碘的浓度为0.0375mol · L-
[0026] (4)将混合溶液在室温下连续磁力搅拌24小时，所得产物通过离心分离、蒸馏水洗 涤，再在80°C下真空干燥4小时，得到Cul纳米粉体。
[0027] 对产品进行X-射线衍射分析，通过Scherrer公式进行计算，得到了Cul平均晶粒尺 寸为 48 · 7nm。
[0028] 实施例2
[0029] 本实施例按如下步骤制备Cul纳米粉体：
[0030] (1)将6 . Ommol单质碘溶解在20mL体积比为1:1的乙醇和水的混合溶剂中，制得 0.30mol · L-1的碘溶液。
[0031] (2)将4. Ommol硫酸铜溶解在20mL体积比为1: 4的丙酮和水的混合溶剂中，制得 0.20mol · L-1硫酸铜溶液。
[0032] (3)将碘溶液和硫酸铜溶液在碘量瓶中合并混合，获得混合溶液(其中，硫酸铜的 浓度为O.lOmol · L-S单质碘的浓度为0.15mol · L-
[0033] (4)将混合溶液在室温下连续磁力搅拌24小时，所得产物通过离心分离、蒸馏水洗 涤，再在80°C下真空干燥4小时，得到Cul纳米粉体。
[0034] 对产品进行X-射线衍射分析，通过Scherrer公式进行计算，得到了Cul平均晶粒尺 寸为38 · lnm。
[0035] 实施例3
[0036]本实施例按如下步骤制备Cul纳米粉体：
[0037] (1)将3 . Ommol单质碘溶解在20mL体积比为1:1的乙醇和水的混合溶剂中，制得 0.15mol · L-1的碘溶液。
[0038] (2)将2. Ommol硫酸铜溶解在20mL体积比为1: 4的丙酮和水的混合溶剂中，制得 O.lOmol · L-1硫酸铜溶液。
[0039] (3)将碘溶液和硫酸铜溶液在碘量瓶中合并混合，获得混合溶液(其中，硫酸铜的 浓度为0.050mol · L-S单质碘的浓度为0.075mol · L-
[0040] (4)将混合溶液在室温下连续磁力搅拌24小时，所得产物通过离心分离、蒸馏水洗 涤，再在80°C下真空干燥4小时，得到Cul纳米粉体。
[0041 ] 对产品进行X-射线衍射分析，通过Scherrer公式进行计算，得到了Cul平均晶粒尺 寸为 44.3nm。
[0042] 实施例4
[0043] 本实施例按如下步骤制备Cul纳米粉体：
[0044] (1)将4.5mmol单质碘溶解在20mL体积比为1:1的乙醇和水的混合溶剂中，制得 0.225mol · L-1 的碘溶液。
[0045] (2)将3. Ommol硫酸铜溶解在20mL体积比为1: 4的丙酮和水的混合溶剂中，制得 0.15mol · L-1硫酸铜溶液。
[0046] (3)将碘溶液和硫酸铜溶液在碘量瓶中合并混合，获得混合溶液(其中，硫酸铜的 浓度为〇.〇75mol · L-S单质碘的浓度为0.1125mol · L-
[0047] (4)将混合溶液在室温下连续磁力搅拌24小时，所得产物通过离心分离、蒸馏水洗 涤，再在80°C下真空干燥4小时，得到Cul纳米粉体。对产品进行X-射线衍射分析，通过 Scherrer公式进行计算，得到了Cul平均晶粒尺寸为40.9nm。
[0048] 性能测试：
[0049] X-射线衍射分析(XRD分析）：分别将实施例1、2、3和4制得的Cul纳米粉体进行XRD 分析，结果见图1。由Scherrer公式计算得到：反应原料中硫酸铜（单质碘）的浓度分别为 0· 025(0.0375)、0· 050(0.075)、0· 075(0.1125)、0· 10(0 · 15)mol · L-1 时，所得Cul粒子的平 均晶粒尺寸分别为48.7、44.3、40.9、38. lnm，表明反应原料中硫酸铜和单质碘浓度的变化 对Cul的平均晶粒尺寸有一定的影响，随着硫酸铜和单质碘浓度的增加，产物Cul的平均晶 粒大小逐渐减小。在制备过程中，可以通过控制反应原料的浓度来控制Cul粒子的平均晶粒 尺寸。
[0050]透射电子显微镜分析(TEM分析）：将实施例2制得的Cul纳米粉体进行TEM分析，结 果如图2。从图2可以看出Cul纳米粒子粒径分布范围窄，其颗粒大小在40nm左右。
【主权项】
1. 一种Cul纳米粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 将单质碘溶解在乙醇和水的混合溶剂中，制得浓度为〇. 075~0.30mol · L-1的碘溶 液； (2) 将硫酸铜溶解在丙酮和水的混合溶剂中，制得浓度为0.050~0.20mol · I/1的硫酸 铜溶液； (3) 将所述碘溶液和所述硫酸铜溶液等体积混合，获得混合溶液;在所述混合溶液中硫 酸铜和单质碘的摩尔比为2:3; (4) 将步骤(3)得到的混合溶液加入密闭容器内，在室温下连续搅拌24小时，所得产物 通过离心分离、蒸馏水洗涤、真空干燥，即得到Cul纳米粉体。2. 根据权利要求1所述的Cul纳米粉体的制备方法，其特征在于:步骤（1)中乙醇和水的 体积比为1:1。3. 根据权利要求1所述的Cul纳米粉体的制备方法，其特征在于:步骤(2)中丙酮和水的 体积比为1:4。4. 根据权利要求1所述的Cul纳米粉体的制备方法，其特征在于:步骤(4)中真空干燥是 在80 °C下真空干燥4小时。
【专利摘要】本发明公开了一种CuI纳米粉体的制备方法，是在室温条件下，将单质碘、硫酸铜、丙酮、水及乙醇一锅混合，搅拌反应；然后对反应产物离心分离、蒸馏水洗涤、真空干燥，得到CuI纳米粉体。本发明CuI纳米粉体的制备过程，采用了反应原料一锅法制备技术，制备过程简单，反应温度低，具有节能环保、高效安全的优势。
【IPC分类】B82Y40/00, C01G3/04
【公开号】CN105645456
【申请号】
【发明人】李龙凤, 张茂林, 刘明珠, 付先亮, 肖培培
【申请人】淮北师范大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月30日