纳米亚铬酸铜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备纳米亚铬酸铜的方法，它包括步骤：（１）将甲苯、水和乳化剂混合，超声乳化成微乳液；（２）将硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液滴加到微乳液中，生成胶状沉淀；（３）反应完毕后蒸走甲苯和水，残余物依次用无水乙醇和水洗，最后用丙酮洗，在５５－６５℃干燥下干燥，得到土黄色粉末；（４）锻烧制得纳米级亚铬酸铜。用高能球磨法使纳米级亚铬酸铜嵌入或粘附于高氯酸铵晶体表面所形成的复合粒子，可大大地提高了对高氯酸铵的催化效果。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
微乳法制备纳米亚铬酸铜
本专利技术涉及纳米材料领域，更具体地，本专利技术涉及纳米亚铬酸铜的制备方法及其制得的纳米亚铬酸铜。
技术介绍
纳米粒子以其独特的性质受到了科学家的重视，它在催化中的应用更为催化工作者展示了一个趣味盎然富有活力的研究领域。从目前这一领域可以看到，纳米粒子对催化氧化、还原和裂解反应都具有很高的活性和选择性、对光解水制氢和一些有机合成反应也有明显的光催化活性[Ueno A，et al.J Chem Sec，1983，79：127]。国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂。纳米催化剂具有高比表面和表面能，活性点多，因而其催化活性和选择性大大高于传统催化剂。如用Rh纳米粒子作光解水催化剂，比常规催化剂产率提高2～3个数量级，用粒径为30nm的Ni作环辛二烯加氢生成环辛烯反应的催化剂，选择性为210，而用传统Ni催化剂时选择性仅为24[Fendler J H.Chem Rev，1987，87：877]；火箭发射用的固体燃料推进剂中，如添加约1％纳米镍微粒，每克燃料的燃烧热可增加一倍。纳米硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂[戎晶芳等，化学物理学报，1994(6)：254]。人们研究了一系列无机催化剂对高氯酸铵燃烧的影响，其中亚铬酸铜具有较好的催化作用[R.P Rastogi.，et al.，Combustion and Flame 33，305-310(1978)]。由于纳米亚铬酸铜具有很大比表面积和化学活性，使催化剂与高氯酸铵的接触面扩大，因此提高了催化剂的实际催化效率[Koritala，S.，etal.，J.Amer.Oil Chem.Soc，43，556(1966)]。然而超细微粒极易团聚，几种超细微粒很难均匀分散并最大限度地充分接触，因而大大地降低了超细催化剂的催化效率。-->因此，本领域迫切需要开发克服亚铬酸铜及高氯酸铵超细微粒发生团聚，进而提供催化效果的新技术。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种制备纳米级亚铬酸铜的方法，以及使纳米级的亚铬酸铜微粒与高氯酸铵复合成亚微米粉体的技术，该技术可解决超细亚铬酸铜与超细高氯酸铵因团聚引起的混合不均匀、不能充分接触、影响催化效果的难题，以提高实际催化效果。本专利技术的另一目的是提供一种用上述方法制得的纳米级亚铬酸铜以及复合粒子。在本专利技术的第一方面，提供了一种制备纳米亚铬酸铜的方法，它包括步骤：(1)以甲苯作为微乳状液的油相，硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液作为水相，乳化剂为加入阳离子表面活性剂的Span80与Tween80混合物，将甲苯、水和乳化剂混合，于超声波清洗器中超声乳化成微乳液；(2)将硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液滴加到微乳液中，生成胶状沉淀，乳状液在40℃反应温度下仍保持不分层；(3)反应完毕后蒸走甲苯和水，残余物依次用无水乙醇和水洗，除去乳化剂和未反应的反应物，最后用丙酮洗，在55-65℃(较佳地约60℃)干燥下干燥，得到土黄色粉末；(4)在180-220℃锻烧制得纳米级亚铬酸铜。在一优选例中，步骤(1)中的纳米级亚铬酸铜是用如下步骤制备的：硫酸铜水溶液和重铬酸钾的氨溶液反应。在另一优选例中，在步骤(1)的过程中加入选自下组的乳化剂：1％-2％Span80和2％-3％Tween80，及其混合物。在另一优选例中，步骤(2)中硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液分别以10-100毫升/分钟/500毫升反应体系的速度滴加到微乳液中，更佳地分别以5-20毫升/分钟/500毫升反应体系的速度滴加到微乳液中，最佳地，分别以约10毫升/分钟/500毫升反应体系的速度滴加到微乳液中。-->在另一优选例中，煅烧温度为200℃。在另一优选例中，在步骤(1)中，所述表面活性剂的各组分的比例使水/甲苯体系的HLB值为5-7，较佳地，水/甲苯体系的HLB值为5.5-6.5，更佳地水/甲苯体系的HLB值约为6。在另一优选例中，步骤(1)中，超声乳化时间为5-30分钟，较佳地为10-15分钟。在另一优选例中，所述的方法还包括步骤：(5)用高能球磨法使纳米级亚铬酸铜与粒径0.2-0.5微米的高氯酸铵粒子复合，形成亚铬酸铜-高氯酸铵复合粒子。在一优选例中，超声乳化是在室温下进行。在本专利技术的第二方面，提供了一种纳米亚铬酸铜，它平均粒径为40nm左右，且分散性良好。在本专利技术的第三方面，提供了一种纳米亚铬酸铜-高氯酸铵粒子的复合粒子，该复合粒子是用高能球磨法使纳米级亚铬酸铜与粒径0.2-0.5微米的高氯酸铵粒子复合而成的。附图说明图1纳米级亚铬酸铜的X射线衍射图谱；图2样品亚铬酸铜的差热分析曲线；图3纳米高氯酸铵的透射电镜照片；图4复合微粒的透射电镜照片；图5复合微粒的差热分析曲线。具体实施方式本专利技术方法大致如下：以甲苯作为微乳状液的油相，硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液作为水相，乳化剂为加入阳离子表面活性剂的Span80与Tween80混合物。其中，混合表面活性剂各组分的比例均经预先的实验调节到水/甲苯体系的最佳HLB值。将甲苯、水和乳化剂混合，在室温下于超声波清洗器中超声乳化，将硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液分别以一定速度滴加到微乳液中，生成胶状沉-->淀，乳状液在反应温度下仍保持不分层，反应完毕后蒸走甲苯和水，残余物依次用无水乙醇和水洗，除去乳化剂和未反应的反应物，最后用丙酮洗，在60℃下干燥，得到土黄色粉末。最后经锻烧制得纳米级亚铬酸铜，亚铬酸铜的平均粒径为40nm左右，且分散性良好。反应方程式为：本专利技术通过微乳法制得的纳米亚铬酸铜具有以下特点：1)所制得的纳米亚铬酸铜平均粒径约为40nm，并且分散性良好；2)纳米级的亚铬酸铜微粒均匀分散于高氯酸铵中，因而大大地提高了对高氯酸铵的催化效果，使高氯酸铵的热分解反应的激烈程度大大提高。因此，本专利技术的亚铬酸铜纳米粒子是一种很有应用前景的新型纳米催化材料。下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例粉体性能测试方法及仪器(1)X射线衍射仪为日本理学2038型。(2)单一粉体和复合粉体的热分解特性由Shimadzu公司的50型热分析仪测得。(3)用透射电镜(JEM-200 CX型透射电镜)观察样品的形貌并测估颗粒大小。实施例1纳米级亚铬酸铜的X射线衍射分析-->用如下程序制备纳米级亚铬酸铜：以甲苯作为微乳状液的油相，硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液作为水相，乳化剂为加入阳离子表面活性剂的Span80与Tween80混合物(1％-2％Span80和2％-3％Tween80)。其中，混合表面活性剂各组分的比例均经预先的实验调节到水/甲苯体系的最佳HLB值(～6)。将甲苯、水和乳化剂混合，在室温下于超声波清洗器中超声乳化15分钟，将硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液分别以一定速度(10毫升/分钟，按500毫升反应体系计)滴加到微乳液中，生成胶状沉淀，乳状液在反应温度(40℃)下仍保持不分层，反应完毕后蒸走甲苯和水，残余物依次用无水乙醇和水洗，除去乳化剂和未反应的反应物，最后用丙酮洗，在60℃下干燥，得到土黄色粉末。最后经200℃锻烧制得纳米级亚铬酸铜。制得的亚铬酸铜的平均粒径为40nm左右，且分散性良好。图1是通过上述实验方法制备的纳米级亚铬酸铜的X射线衍射谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纳米亚铬酸铜的方法，其特征在于，它包括步骤：（１）以甲苯作为微乳状液的油相，硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液作为水相，乳化剂为加入阳离子表面活性剂的Ｓｐａｎ８０与Ｔｗｅｅｎ８０混合物，将甲苯、水和乳化剂混合，于超声波清洗器中超声乳化 成微乳液；（２）将硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液滴加到微乳液中，生成胶状沉淀，乳状液在４０℃反应温度下仍保持不分层；（３）反应完毕后蒸走甲苯和水，残余物依次用无水乙醇和水洗，除去乳化剂和未反应的反应物，最后用丙酮洗，在５５－６５℃干燥 下干燥，得到土黄色粉末；（４）在１８０－２２０℃锻烧制得纳米级亚铬酸铜。

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米亚铬酸铜的方法，其特征在于，它包括步骤：(1)以甲苯作为微乳状液的油相，硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液作为水相，乳化剂为加入阳离子表面活性剂的Span80与Tween80混合物，将甲苯、水和乳化剂混合，于超声波清洗器中超声乳化成微乳液；(2)将硫酸铜溶液和重铬酸钾的氨溶液滴加到微乳液中，生成胶状沉淀，乳状液在40℃反应温度下仍保持不分层；(3)反应完毕后蒸走甲苯和水，残余物依次用无水乙醇和水洗，除去乳化剂和未反应的反应物，最后用丙酮洗，在55-65℃干燥下干燥，得到土黄色粉末；(4)在180-220℃锻烧制得纳米级亚铬酸铜。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的纳米级亚铬酸铜是用如下步骤制备的：硫酸铜水溶液和重铬酸钾的氨溶液反应。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)的过程中加入选自下组的乳化剂：1％-2％Span80和2％-3％Tween80，及其混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汝冰，
申请(专利权)人：上海润基科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]