专利名称：一种氧化铜纳米粒子的制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种纳米材料的制备方法，具体的说是ー种氧化铜纳米粒子的制备方法。
背景技术：
氧化铜粉体是ー种非常重要的多功能精细无机材料，广泛用作玻璃、瓷器的着色齐U，有机合成的催化剂、油类的脱硫剂、氢化剂，还经常用于人造丝的制造、气体分析和測定有机化合物等，还可作为火箭推进剂的燃速催化剂，特别是当氧化铜颗粒达到纳米级后，应用会更广阔，此时氧化铜纳米材料需要满足两个标准第一，纳米氧化铜尺寸必须在纳米数量级内，一般介于I-IOOnm之间；第二，纳米氧化铜的物理，化学性质都有所改变，这时由于具有粒径小、比表面积大、催化活性高等特点使其在电、磁、催化等方面表现出不同寻常的特性，从而具有更广阔的应用前景。目前制备纳米氧化铜的方法主要有化学沉淀法、溶剂热或水热，溶胶-凝胶法，模板法、固相反应法，微乳液法、激光蒸凝法等。化学沉淀法是在铜盐中与沉淀剂反应得到前躯体，将前躯体进行热处理得到纳米氧化铜。该操作简单方法需要高温热处理，能耗大且得到的纳米粒子易团聚。溶剂热或水热法需要在高温和高压的容器中进行，对设备要求高。生产效率低，成本高。溶胶-凝胶法是将反应物在一定条件下水解变为凝胶，对凝胶进行干燥和热处理后得到纳米粒子，该法需要用到有机溶剂、成本高，需要热处理能耗大。模板法是将铜盐固定在有限的空间里，再加入沉淀剂从而得到粒径细小、分散均匀的纳米粒子。该法需要加入模板物质，给后面的分离和除去造成困难。固相法反应不完全，得到的产品产率低。微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一均匀的微乳液，在较小的微区内合成固相制备纳米粒子的ー种方法，这种方法引入的表面活性剂不易回收，需要反复洗涤，影响产品纯度。激光蒸凝法采用激光作光源，使铜盐分解蒸发后冷凝分解得到纳米氧化铜。该方法目前实验室研究和小規模生产阶段，エ业化生产中遇到的问题还缺乏研究。以上方法有合成エ艺相对复杂、条件不易控制、环境污染严重、应用范围窄的缺点。
发明内容
本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供ー种氧化铜纳米粒子的制备方法，该方法具有合成温度低、エ艺简单、条件易控、成本低廉、无污染、应用范围广等优点，可以实现緑色生产。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是
ー种氧化铜纳米粒子的制备方法，其具体制备步骤为
步骤一、将铜盐加入到一定体积的蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为0. 20-0. 45mol/L的得铜粒子溶液，加热至70°C _95°C，备用；所述的铜盐为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。
步骤ニ、将氢氧化钠加入到一定体积的蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出浓度为0. 02-3mol/L的氢氧化钠溶液，备用。步骤三、首先，将步骤ニ制备好的氢氧化钠溶液转移到三颈烧瓶中，然后将装有氢氧化钠溶液的三颈烧瓶放置在甘油浴的回流装置中加热到95-100°C，接着，在800-1000转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至70-95°C的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在800-1000转/分钟的搅拌速度下回流4-10小吋，得到含黒色沉淀物质的混合物。步骤四、将步骤三所得含黑色沉淀物质的混合物以6000-90000转/分钟的转速离心10分钟，弃上清，将所得黑色沉淀物质依次用90°C的水、50°C的体积比为4:6的こ醇和水组成的混合液、室温的无水こ醇进行洗涤，然后在50°C条件下真 空干燥后即得本发明氧化铜纳米粒子。有益效果
I.在制备过程中不使用有机溶剂和表面活性剤，不会带来环境污染及生态危机问题。2.方法简单，不需要高温焙烧、成本低便于大批量生产。3.所制得的氧化铜为黑色纳米粒子，属单斜系，晶体粒径为15-20纳米，比表面积为 80-123m2/g。
图I是实施例I所制备氧化铜纳米粒子的X-射线衍射图谱。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进ー步说明。实施例I
ー种氧化铜纳米粒子的制备方法，其具体制备步骤为
步骤一、将铜盐加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为0. 20mol/L的得铜粒子溶液，加热至70°C，备用；所述的铜盐为硝酸铜。步骤ニ、将氢氧化钠加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出浓度为0. 02mol/L的氢氧化钠溶液,备用。步骤三、首先，将步骤ニ制备好的氢氧化钠溶液转移到三颈烧瓶中，然后将装有氢氧化钠溶液的三颈烧瓶放置在甘油浴的回流装置中加热到95°C，接着，在800转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至70°C的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在800转/分钟的搅拌速度下回流4小时，得到含黑色沉淀物质的混合物。步骤四、将步骤三所得含黑色沉淀物质的混合物以6000转/分钟的转速离心10分钟，弃上清，将所得黑色沉淀物质依次用90°C的水、50°C的体积比为4:6的こ醇和水组成的混合液、室温的无水こ醇进行洗涤，然后在50°C条件下真空干燥后即得本发明氧化铜纳米粒子，其粒径为18. Onm。比表面积为90m2/g。实施例2
ー种氧化铜纳米粒子的制备方法，其具体制备步骤为
步骤一、将铜盐加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为0. 45mol/L的得铜粒子溶液，加热至95°C，备用；所述的铜盐为氯化铜；
步骤ニ、将氢氧化钠加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液，备用。步骤三、首先，将步骤ニ制备好的氢氧化钠溶液转移到三颈烧瓶中，然后将装有氢氧化钠溶液的三颈烧瓶放置在甘油浴的回流装置中加热到100°c，接着，在1000转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至95°c的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在1000转/分钟的搅拌速度下回流10小时，得到含黑色沉淀物质的混合物。步骤四、将步骤三所得含黑色沉淀物质的混合物以90000转/分钟的转速离心10分钟，弃上清，将所得黑色沉淀物质依次用90°C的水、50°C的体积比为4:6的こ醇和水组成的混合液、室温的无水こ醇进行洗涤，然后在50°C条件下真空干燥后即得本发明氧化铜纳
米粒子，其粒径为15. Onm,比表面积为121m2/g。实施例3
ー种氧化铜纳米粒子的制备方法，其具体制备步骤为
步骤一、将铜盐加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为0. 35mol/L的得铜粒子溶液，加热至80°C，备用；所述的铜盐为硫酸铜。步骤ニ、将氢氧化钠加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出浓度为0. IOmol/L的氢氧化钠溶液,备用。步骤三、首先，将步骤ニ制备好的氢氧化钠溶液转移到三颈烧瓶中，然后将装有氢氧化钠溶液的三颈烧瓶放置在甘油浴的回流装置中加热到97°C，接着，在900转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至80°C的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在900转/分钟的搅拌速度下回流8小时，得到含黑色沉淀物质的混合物。步骤四、将步骤三所得含黑色沉淀物质的混合物以50000转/分钟的转速离心10分钟，弃上清，将所得黑色沉淀物质依次用90°C的水、50°C的体积比为4:6的こ醇和水组成的混合液、室温的无水こ醇进行洗涤，然后在50°C条件下真空干燥后即得本发明氧化铜纳米粒子，粒径为17. Onm,比表面积为101m2/g。实施例4
ー种氧化铜纳米粒子的制备方法，其具体制备步骤为
步骤一、将5. Og五水硫酸铜加入到75mL蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为0. 266mol/L的得铜粒子溶液，加热至80°C，备用；
步骤ニ、将I. 6g氢氧化钠加入到75mL蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出浓度为
0.533的氢氧化钠溶液，备用。步骤三、首先，将步骤ニ制备好的氢氧化钠溶液转移到三颈烧瓶中，然后将装有氢氧化钠溶液的三颈烧瓶放置在甘油浴的回流装置中加热到96°C，接着，在950转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至97°C的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在950转/分钟的搅拌速度下回流4-10小时，得到含黑色沉淀物质的混合物。步骤四、将步骤三所得含黑色沉淀物质的混合物以60000转/分钟的转速离心10分钟，弃上清，将所得黑色沉淀物质依次用90°C的水、50°C的体积比为4:6的こ醇和水组成的混合液、室温的无水こ醇进行洗涤，然后在50°C条件下真空干燥后即得本发明氧化铜纳米粒子。
实施例5
ー种氧化铜纳米粒子的制备方法，其具体制备步骤为
步骤一、将3. 4g ニ水氯化铜加入到75mL的蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为0. 20-0. 45mol/L的得铜粒子溶液，加热至70°C _95°C，备用。步骤ニ、将I. 6g氢氧化钠加入到75mL蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出浓度为0. 533mol/L的氢氧化钠溶液，备用。步骤三、首先，将步骤ニ制备好的氢氧化钠溶液转移到三颈烧瓶中，然后将装有氢氧化钠溶液的三颈烧瓶放置在甘油浴的回流装置中加热到95-100°C，接着，在800转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至70-95°C的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在960转/分钟的搅拌速度下回流7小时，得到含黑色沉淀物质的混合 物。步骤四、将步骤三所得含黑色沉淀物质的混合物以40000转/分钟的转速离心10分钟，弃上清，将所得黑色沉淀物质依次用90°C的水、50°C的体积比为4:6的こ醇和水组成的混合液、室温的无水こ醇进行洗涤，然后在50°C条件下真空干燥后即得本发明氧化铜纳米粒子。
权利要求
1.一种氧化铜纳米粒子的制备方法，其特征在于其具体制备步骤为 步骤一、将铜盐加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为.0. 20-0. 45mol/L的得铜粒子溶液，加热至70°C _95°C，备用；所述的铜盐为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜； 步骤二、将氢氧化钠加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出浓度为0. 02-3mol/L的氢氧化钠溶液，备用； 步骤三、首先，将步骤二制备好的氢氧化钠溶液转移到三颈烧瓶中，然后将装有氢氧化钠溶液的三颈烧瓶放置在甘油浴的回流装置中加热到95-100°C，接着，在800-1000转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至70-95°C的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在800-1000转/分钟的搅拌速度下回流4-10小时，得到含黑色沉淀物质的混合物；· 步骤四、将步骤三所得含黑色沉淀物质的混合物以6000-90000转/分钟的转速离心10分钟，弃上清，将所得黑色沉淀物质依次用90°C的水、50°C的体积比为4:6的乙醇和水组成的混合液、室温的无水乙醇进行洗涤，然后在50°C条件下真空干燥后即得本发明氧化铜纳米粒子。
全文摘要
一种氧化铜纳米粒子的制备方法，首先将铜盐加入到一定体积的蒸馏水中，搅拌至完全溶解后，制备出铜粒子的浓度为0.20-0.45mol/L的得铜粒子溶液，加热至70℃-95℃，然后将其转移到三颈烧瓶中，放置在甘油浴的回流装置中加热到95-100℃，接着，在800-1000转/分钟的搅拌速度下将步骤一加热至70-95℃的铜粒子溶液一次性加入到氢氧化钠溶液中，有黑色沉淀物质生成，在800-1000转/分钟的搅拌速度下回流4-10小时，得到含黑色沉淀物质的混合物。最后将含有白黑色沉淀的混合物进行离心和洗涤、真空干燥后得到的物质即为本发明氧化铜纳米粒子；本发明方法工艺方法简单，安全、无污染，成本低便于大批量生产，所制备出的氧化铜纳米粒子，呈α-Al2O3构型，晶体粒径为25-35纳米，比表面积为60-90m2/g。
文档编号C01G3/02GK102951671SQ201210403800
公开日2013年3月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者冯勋, 李冠峰, 刘献明, 常新红, 王利亚 申请人:洛阳师范学院