专利名称：一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法。
背景技术：
纳米氧化锌由于粒径小、比表面积大，而具有小尺寸效应、表面和界面效应、 量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，具有独特的压电现象、高的电导率、光催 化作用，可以应用于催化，传感器，光电材料等许多领域。在半导体表面沉积
贵金属可以有效提高半导体催化性能，常用的元素有Pt ， Pd禾ncu等。其中
Cu/Zn0基催化剂因具有优良的催化性能而广泛用于合成气制甲醇、加氢及水蒸 汽重整制氢等反应中.甲醇是一种极其重要的化工原料,又是潜在的车用燃料和 燃料电池的燃料。因此，合成甲醇的研究和探索，在国际上一直受到重视。虽然 从合成气出发合成甲醇过程早己实现工业化，但还存在原料合成气单程转化率 低等问题，因此，新型高效甲醇合成催化剂的研制一直是学者们追求的目标。目 前为止所研究的Cu/ZnO基复合催化剂大多采用制备参数复杂且极易引入碱金 属杂质的液相共沉淀等湿化学法制备和环境污染大,反应难以控制的固相机械法 来制备。
査阅到相关的专利CN1693279A和CN1298039，分别采用的是气相沉积法及 沉淀法制备复合颗粒，这两种方法存在着过程复杂、能耗高、生产效率低、容 易引入杂质等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对上述己有技术存在的不足，提供一种制备过程简单、过 程参数容易控制、且适合大规模工业制备纳米Cu/Zn0复合材料的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于其制备过程是将纳米氧 化锌颗粒放入铜盐、酒石酸钾钠、2， 2'-联吡啶、三乙醇胺的化学镀液中分 散搅拌均匀，再放入避光的紫外灯箱中进行照射反应，最后将反应产物离心洗 涤、真空干燥。
本发明的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于其混合的化学 镀液中，铜盐浓度为O. 02-0. lmol/L;酒石酸钾钠浓度为8-18g/L; 2,2，-联卩比 啶浓度为60 100 mg/L;三乙醇胺浓度为l-5g/L配制镀液。
本发明的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于所述的铜盐为
硝酸铜、硫酸铜、氯化铜的无机铜盐。
本发明的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于混合的化学镀
液中氧化锌颗粒加入量为0.1 — lmol/L，搅拌均匀，然后将反应混合液置于功率
为30W-300W紫外灯下，照射反应5-30min。
本发明的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于照射反应后，
进行离心洗涤，在80-100'C真空干燥。
本发明的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于其混合溶液是
置于遮光柜中，温度为25-45度条件下，进行磁力搅拌的。
本发明的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于进行照射反应
的紫外灯设于距反应混合液面上10cm-60cm处。
本发明的方法基于原理为:氧化锌属于n型半导体，n型半导体在紫外光的照 射下吸收一种光子会发生电子跃迁，产生光生电子和光生空穴。产生的光生电 子和光生空穴都具有较高的化学活性，易与其他物质发生化学反应。
本发明的方法使用紫外线照射ZnO纳米颗粒生成的光生电子还原Cu2+离子， 在半导体颗粒表面上生成一层Cu金属层，使用了酒石酸钾钠作为络合剂，三乙醇胺作为联合络合剂，并且添加了 2.2'-联吡啶作为镀层改进剂，镀液在紫外光 下引发化学镀反应，与一般化学镀不同的是,现有多数化学镀方法在镀液中使用 甲醛,而甲醛具有致畸性和致癌性，本方法不添加还原剂,通过光照半导体产生的 光生电子来还原Cu2+离子，具有方法简单,镀液稳定，成本低，适合大规模工业生 产等优点。
具体实施例方式
一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其制备过程是将纳米氧化锌颗粒放 入铜盐、酒石酸钾钠、2， 2，-联吡啶、三乙醇胺的化学镀液中分散搅拌均匀， 再放入避光的紫外灯箱中进行照射反应，最后将反应产物离心洗涤、真空干燥。 其混合的化学镀液中，铜盐浓度为0.02-0. lmol/L;酒石酸钾钠浓度为8-18g/L; 2， 2，-联吡啶浓度为60 100 mg/L;三乙醇胺浓度为l-5g/L配制镀液。混合的 化学镀液中氧化鋅颗粒加入量为O. l — lmol/L，搅拌均匀，然后将反应混合液置 于功率为30W-300W紫外灯下，照射反应5-30min后，进行离心洗涤，在80-10(TC 真空干燥。
将配好的混合溶液置于遮光柜中磁力搅拌，温度设定为25-45度，用功率 30W-300W的紫外灯距反应容器液面10cm-60cm照射3-30min，离心洗涤，在真空干 燥箱中80-IO(TC烘干。
实施例1
将0. 5g的CuS04 5H20， 0. 8g酒石酸钾钠，8mg的2， 2， -联吡啶，0. lg三乙醇 胺加入到100ml乙醇溶液中配成化学镀液；向镀液中加lg氧化锌颗粒，2(TC下 搅拌lh，然后将容器置于100W紫外灯下20cm照射反应8min,反应溶液由最初 的蓝色变成红棕色,将溶液离心洗涤，放入真空干燥箱中8(TC烘干8h.
实施例2将lg的CuS04 5H20， 0. 8g酒石酸钾钠，8mg的2， 2， -联吡啶，0. lg三乙醇胺 加入到100ml乙醇溶液中配成化学镀液；向镀液中加lg氧化锌颗粒，20。C下搅 拌lh，然后将容器置于100W紫外灯下20cm处照射反应8min，反应溶液由最初 的蓝色变成红棕色，将溶液离心洗涤，放入真空干燥箱中80'C烘干8h.
实施例3
将0. 5g的CuS04 5H20, 0. 8g酒石酸钾钠，8mg的2， 2,-联吡啶，0. lg三乙醇 胺加入到100ml乙醇溶液中配成化学镀液；向镀液中加2g氧化锌颗粒，2(TC下 搅拌lh，然后将容器置于100W紫外灯下40cm处照射反应8min，反应溶液由最 初的蓝色变成红棕色，将溶液离心洗涤，放入真空干燥箱中8CTC烘干8h.
实施例4
将0. 5g的CuS04 5H20， 0. 8g酒石酸钾钠，8mg的2， 2，-联吡啶,0. lg三乙醇 胺加入到100ml乙醇溶液中配成化学镀液；向镀液中加lg氧化锌颗粒，20。C下 搅拌lh，然后将容器置于100W紫外灯下20cm处照射反应20min，反应溶液由最 初的蓝色变成红棕色，将溶液离心洗涤，放入真空干燥箱中8CTC烘千8h.
实施例5
将lg的CuS04 5H20， lg酒石酸钾钠，lOmg的2， 2，-联吡啶，0. 5g三乙醇胺 加入到100ml乙醇溶液中配成化学镀液；向镀液中加lg氧化锌颗粒，2(TC下搅 拌lh，然后将容器置于100W紫外灯下20cm照射反应8min，反应溶液由最初的 蓝色变成红棕色,将溶液离心洗涤，放入真空干燥箱中IO(TC烘干8h。
实施例6
将1. 5g的CuCl2 2H20， 0. 8g酒石酸钾钠，8mg的2， 2， -联吡啶，0. lg三乙醇 胺加入到100ml乙醇溶液中配成化学镀液；向镀液中加lg氧化锌颗粒，2(TC下 搅拌lh，然后将容器置于100W紫外灯下20cm照射反应8min，反应溶液由最初 的蓝色变成红棕色，将溶液离心洗涤，放入真空干燥箱中8(TC烘干8h。
权利要求
1.一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于其制备过程是将纳米氧化锌颗粒放入铜盐、酒石酸钾钠、2，2’-联吡啶、三乙醇胺的化学镀液中分散搅拌均匀，再放入避光的紫外灯箱中进行照射反应，最后将反应产物离心洗涤、真空干燥。
2. 根据权利要求l所述的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在 于其混合的化学镀液中，铜盐浓度为0.02-0. lmol/L;酒石酸钾钠浓度为8-18g/L; 2,2， _联吡啶浓度为60 100 mg/L;三乙醇胺浓度为l-5g/L配制镀液。
3. 根据权利要求l所述的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于所述的铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜的无机铜盐。
4. 根据权利要求l所述的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在于混合的化学镀液中氧化锌颗粒加入量为O. l — lmol/L，搅拌均匀，然后将反应 混合液置于功率为30W-300W紫外灯下，照射反应5-30min。
5. 根据权利要求1所述的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在 于照射反应后，进行离心洗涤，在80-10(TC真空干燥。
6. 根据权利要求l所述的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在 于其混合溶液是置于遮光柜中，温度为25-45度条件下，进行磁力搅拌的。
7. 根据权利要求l所述的一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法，其特征在 于进行照射反应的紫外灯设于距反应混合液面上10cm-60cm处。
全文摘要
本发明涉及一种制备纳米Cu/ZnO复合材料的方法。其特征在于其制备过程是将纳米氧化锌颗粒放入铜盐、酒石酸钾钠、2，2’-联吡啶、三乙醇胺的化学镀液中分散搅拌均匀，再放入避光的紫外灯箱中进行照射反应，最后将反应产物离心洗涤、真空干燥。本发明的方法，不添加还原剂，通过光照半导体产生的光生电子来还原Cu<sup>2+</sup>离子，具有方法简单、镀液稳定、成本低、适合大规模工业生产等优点。
文档编号B22F9/16GK101181755SQ20071017962
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者张树朝, 褚丙武, 冬 韩 申请人:中国铝业股份有限公司