纳米氧化亚铜颗粒的制备方法以及形貌和粒径调控方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米氧化亚铜颗粒的制备方法。该方法仅以铜盐、强碱、还原剂为原料，在铜盐溶液中先后加入强碱溶液与还原剂溶液而制备，控制铜离子：氢氧根离子：还原剂的摩尔比为1:(2～10):(0.5～10)，氢氧根离子的加入速率为0.04mol/h～0.8mol/h，还原剂的加入速率为0.05mol/h～0.8mol/h，能够得到粒径均匀、形貌规整的纳米氧化亚铜，因此降低了成本、简化了制备工艺。另外，通过调控强碱、还原剂的加入速率、强碱、还原剂加入后的反应温度和反应时间，以及还原反应完成后的静置时间实现了对纳米氧化亚铜形貌与粒径的有效调控，其粒径调控范围在300nm～1000nm，形貌调控范围为立方体形、球形、八面体形等形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氧化亚铜
，具体涉及一种纳米氧化亚铜颗粒的制备方法以及形貌和粒径调控方法。
技术介绍
氧化亚铜是一种p型半导体材料，禁带宽度为2.1eV。由于量子尺寸效应，纳米氧化亚铜表现出奇特的光学及电学性能。另外，纳米氧化亚铜作为新型的少数可被可见光激发的p型氧化物半导体材料，具有活性的电子-空穴对系统，表现出良好的催化活性、低温顺磁等特性。因此，氧化亚铜纳米颗粒在有机合成、光电转换、新型能源和海洋防污等领域具有很好的重要应用。目前，国内外文献报导了许多控制纳米氧化亚铜形貌和粒径的方法。例如，在公开号为CN101348275A的专利中，郭林等人通过添加聚乙烯吡咯烷酮作为修饰剂合成了多面体状的纳米氧化亚铜颗粒；ZhuHongfei等人用乙二胺和十六烷基胺作缓冲剂制备了可控粒径立方体Cu2O微粒；Takanari等人通过添加有N、O螯合结构的有机物溶液，得到粒径可控的纳米Cu2O颗粒。但是，这些方法都需要添加表面活性剂或修饰剂才能得到一定程度的形貌和粒径可控的纳米氧化亚铜颗粒，制备条件较复杂，合成过程不易控制，并且还需进一步纯化处理去除表面的化学残留，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的技术目的在于针对上述纳米氧化亚铜颗粒的技术现状，提供一种制备纳米氧化亚铜颗粒的简单方法，该方法无需添加表面活性剂、修饰剂等物质，成本低、简单易操作。为了实现上述技术目的，本专利技术人通过大量实验反复探索后发现，以铜盐、强碱、还原剂为原料，利用溶液化学还原法制备纳米氧化亚铜颗粒时，在不添加表面活性剂、修饰剂等物质的条件下，将铜盐、强碱、还原剂的摩尔比控制在1:(2～10):(0.5～10)范围，控制在50～80℃条件下充分反应，并且控制强碱的添加速率为0.04mol/h～0.8mol/h，还原剂的添加速率为0.05mol/h～0.8mol/h时，能够得到粒径均匀的纳米氧化亚铜颗粒，因此大大简化了纳米氧化亚铜颗粒，避免了反应中因添加表面活性剂、修饰剂等物质时所需要的后续纯化处理过程，降低了生产成本。即，本专利技术的技术方案为：一种纳米氧化亚铜颗粒的制备方法，以铜盐、强碱、还原剂为原料，采用溶液化学还原法制备，控制铜离子：氢氧根离子：还原剂的摩尔比为1:(2～10):(0.5～10)，具体过程为：在铜盐溶液中加入强碱溶液，控制氢氧根离子的加入速率为0.04mol/h～0.8mol/h，滴加完毕后升温至50～80℃，待充分反应生成氢氧化铜后加入还原剂溶液进行还原反应，控制还原剂的加入速率为0.05mol/h～0.8mol/h，待充分反应后静置一定时间，经水洗、醇洗、过滤干燥后得到纳米氧化亚铜颗粒。作为优选，所述的还原剂溶液的温度为50～80℃。作为优选，控制铜离子：氢氧根离子：还原剂的摩尔比为1:(4～8):(2～5)。作为优选，氢氧根离子的加入速率为0.08mol/h～0.5mol/h。作为优选，还原剂的加入速率为0.08mol/h～0.5mol/h。作为优选，强碱溶液滴加完毕后反应5～20min，进一步优选为8～15min，更优选为10min。作为优选，还原剂溶液滴加完毕后反应5～25min，进一步优选为8～20min，更优选为15min。作为优选，所述的静置时间为1h～5h。利用上述制备方法制得的纳米氧化亚铜颗粒粒径均匀，在300nm～1000nm，呈立方体形、球形、八面体形等形状。所述的铜盐不限，可选自硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、醋酸铜等中的一种或者两种以上的混合物。所述的强碱不限，可选自氢氧化钠、氢氧化钾等。所述的还原剂不限，可选自水合肼、硼氢化钠、亚硫酸钠、葡萄糖、甲醛、抗坏血酸中的一种或几种的混合。本专利技术人经过大量实验对比后还发现，当利用本专利技术的制备方法制备纳米氧化亚铜颗粒时，其余条件不变，通过控制氢氧根离子的加入速率、还原剂的加入速率、强碱加入后的反应时间、还原剂加入后的反应时间，以及还原反应完成后的静置时间中的一种或者几种，能够控制制得的纳米氧化亚铜颗粒的形貌与粒径。该形貌调控范围为立方体形、球形、八面体形等形状，粒径调控范围在300nm～1000nm。即，本专利技术提供了一种调控纳米氧化亚铜颗粒形貌与粒径的方法，在纳米氧化亚铜颗粒制备过程中通过调控如下(一)至(五)中的一种参数或者两种以上的参数而调控纳米氧化亚铜颗粒的形貌与粒径；(一)氢氧根离子的加入速率(二)还原剂的加入速率；(三)强碱加入后的反应时间；(四)还原剂加入后的反应时间；(五)还原反应完成后的静置时间；所述的纳米氧化亚铜颗粒的制备过程即采用本专利技术上述制备方法中所述的制备过程。综上所述，本专利技术在利用溶液化学还原法制备纳米氧化亚铜颗粒时，仅采用铜盐、强碱、还原剂为原料，通过控制铜离子、氢氧根离子、还原剂的摩尔量之比、反应温度，以及控制氢氧根离子、还原剂的加入速率得到了粒度均匀、分散性好的纳米氧化亚铜颗粒，从而降低了成本、简化了制备工艺。同时，本专利技术通过调控氢氧根离子的加入速率、还原剂的加入速率、强碱加入后的反应时间、还原剂加入后的反应时间，以及反应完成后的静置时间中的一种或者几种，实现了对纳米氧化亚铜颗粒形貌与粒径的有效调控，其粒径调控范围在300nm～1000nm，形貌调控范围为立方体形、球形、八面体形等形状。附图说明图1是本专利技术实施例1-1制得的立方体型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图2是本专利技术实施例1-2制得的立方体型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图3是本专利技术实施例1-3制得的非晶纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图4是本专利技术实施例1-4制得的立方体型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图5是本专利技术实施例2-1制得的球型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图6是本专利技术实施例2-2制得的球型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图7是本专利技术实施例2-3制得的球型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图8是本专利技术实施例3-1制得的正八面体型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图9是本专利技术实施例3-2制得的正八面体型纳米氧化亚铜颗粒的扫描照片图；图10是本专利技术实施例1-1、1-2、1-3、1-4、2-1制得的纳米氧化亚铜颗粒的X射线衍射分析图；图11是本专利技术实施例2-2、2-3、3-1、3-2制得的纳米氧化亚铜颗粒的X射线衍射分析图。具体实施方式下面结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米氧化亚铜颗粒的制备方法，以铜盐、强碱、还原剂为原料，采用溶液化学还原法制备，其特征是：控制铜离子：氢氧根离子：还原剂的摩尔比为1:(2～10):(0.5～10)，具体过程为：在铜盐溶液中加入强碱溶液，控制氢氧根离子的加入速率为0.04mol/h～0.8mol/h，滴加完毕后升温至50～80℃，待充分反应生成氢氧化铜后加入还原剂溶液进行还原反应，控制还原剂的加入速率为0.05mol/h～0.8mol/h，待充分反应后静置，然后经水洗、醇洗、过滤干燥后得到纳米氧化亚铜颗粒；所述氢氧根离子的加入速率优选为0.08mol/h～0.5mol/h；所述还原剂的加入速率优选为0.08mol/h～0.5mol/h。

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化亚铜颗粒的制备方法，以铜盐、强碱、还原剂为原料，采
用溶液化学还原法制备，其特征是：控制铜离子：氢氧根离子：还原剂的摩尔比
为1:(2～10):(0.5～10)，具体过程为：在铜盐溶液中加入强碱溶液，控制氢
氧根离子的加入速率为0.04mol/h～0.8mol/h，滴加完毕后升温至50～80℃，待
充分反应生成氢氧化铜后加入还原剂溶液进行还原反应，控制还原剂的加入速率
为0.05mol/h～0.8mol/h，待充分反应后静置，然后经水洗、醇洗、过滤干燥后
得到纳米氧化亚铜颗粒；
所述氢氧根离子的加入速率优选为0.08mol/h～0.5mol/h；
所述还原剂的加入速率优选为0.08mol/h～0.5mol/h。
2.如权利要求1所述的纳米氧化亚铜颗粒的制备方法，其特征是：所述的
还原剂溶液的温度为50～80℃。
3.如权利要求1所述的纳米氧化亚铜颗粒的制备方法，其特征是：所述的
铜离子：氢氧根离子：还原剂的摩尔比为1:(4～8):(2～5)。
4.如权利要求1所述的纳米氧化亚铜颗粒的制备方法，其特征是：还原剂
溶液加入后的静置时间为1h～5h；
所述强碱溶液滴加完毕后优选反应5～20min，进一步优选为8～15min，更
优选为10min；
所述还原剂溶液滴加完毕后优选反应5～25min，进一步优选为8～20min，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文杰，王佳兴，李赫，曹慧军，乌学东，曾志翔，薛群基，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33