一种双球形氧化亚铜微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双球型氧化亚铜微球及其制备方法。该方法将五水硫酸铜晶体溶解在去离子水中，超声振荡，配制硫酸铜溶液；在硫酸铜溶液中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，超声溶解；滴加还原剂抗坏血酸钠溶液，让溶液初步反应5‑10分钟；再滴加氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH值为7.5‑9，温度控制为15‑40℃，得到初步产物；将初步产物离心，水洗，得到底层洗净的沉淀产物；将沉淀产物置于真空中恒温干燥，得到目标产物。本发明专利技术方法简便、高效、原料易于获取，后续处理条件较为简单，制备出来的氧化亚铜微球产品具有明显的对称双球结构，与传统的单球型、立方型及八面体型的氧化亚铜颗粒相比较，拥有更多独特的性质和应用价值。

Double spherical cuprous oxide microsphere and preparation method thereof

The invention discloses a double sphere type cuprous oxide microsphere and a preparation method thereof. The five water copper sulfate crystal dissolved in deionized water, ultrasonic oscillation, preparation of copper sulfate solution; adding surfactant twelve sodium dodecyl sulfate, copper sulfate solution in ultrasonic dissolving; adding reducing agent ascorbic acid sodium solution, let the solution initial reaction 5 10 minutes; adding sodium hydroxide solution, adjusting the reaction system the pH value is 7.5 9, temperature control for 15 40 DEG C, the initial product; the preliminary product of centrifugation, washing, wash the precipitate product bottom; the precipitation temperature drying product in vacuum, to obtain the target product. The method is simple, efficient, easy to obtain raw materials, processing conditions are simple, the preparation of cuprous oxide microspheres product has obvious symmetrical double ball structure, cuprous oxide particles and single ball type, the traditional cubic type and eight type compared with more unique properties and applications.

【技术实现步骤摘要】
一种双球形氧化亚铜微球及其制备方法
本专利技术主要涉及一种氧化亚铜微球的制备方法，具体涉及一种具有明显双球结构的氧化亚铜纳米球的制备方法。技术背景氧化亚铜作为一种典型的光催化材料，具有较窄的电子能隙，其电子能隙为2.17eV左右，与传统的光催化材料-二氧化钛相比(主要利用紫外光谱)，较低的电子能隙决定了氧化亚铜可以更加有效的吸收太阳能可见光段的能量，同时可以被大部分可见光激发，其吸收上限可达570nm。与其他的窄能隙材料相比，氧化亚铜具有低毒性、易制取性等等优势。因此，氧化亚铜在光催化材料领域有着广泛的应用。制备氧化亚铜的方法有很多，目前主要有溶液还原法、电化学法、光化学合成法、机械法等。其中，电化学法是商业度较高的制备方法，它主要有电沉积和阳极氧化两种方法，因其操作简便、易于控制在欧美等国得到广泛的应用；而溶液还原法是国内应用较多的方法，梁建等以乙酸铜为原料，采用溶剂热法制备出球形和八面体形的氧化亚铜颗粒。Cui等人用葡萄糖还原的方法，CTAB作为表面活性剂制备出氧化亚铜立方体颗粒。但目前各种方法制备出来的氧化亚铜粒子主要以单球形、立方形和八面体形为主，较为单一的形貌特征使其优良的光电性质的应用受到很大的限制。特殊的对称形貌能够赋予氧化亚铜粒子这一类光催化材料特别的性能；现有技术中明显双球结构的微纳米氧化亚铜微球的制备方法尚未见诸报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有明显双球结构的微纳米氧化亚铜微球及其制备方法；该双球结构的微纳米氧化亚铜微球易于与其他无机材料进行掺杂，具有较单球形氧化亚铜更强的敏感性和响应性。本专利技术利用Cu2+离子在碱性条件下的成核具有敏感性，通过调节水相中Cu2+离子的还原成核条件及相应后处理过程，实现具有明显双球结构特殊形貌的微纳米氧化亚铜微球的制备。本专利技术目的通过如下技术方案实现：一种双球型微纳米级氧化亚铜的制备方法，包含以下步骤：(1)将五水硫酸铜晶体溶解在去离子水中，超声振荡10-15分钟充分溶解，制备浓度为0.002mol/L-0.01mol/L的硫酸铜溶液；(2)在硫酸铜溶液中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，将反应原料液进行超声溶解10-15分钟，然后置于磁力搅拌器上搅拌；控制表面活性剂十二烷基硫酸钠与硫酸铜的摩尔比为1:4.0-4.2；(3)在配制好的反应液中滴加还原剂抗坏血酸钠溶液，让溶液初步反应5-10分钟；(4)再滴加氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH值为7.5-9，磁力搅拌下恒温反应2-5小时，温度控制为15-40℃，得到初步产物；(5)将初步产物用高速离心机离心，去掉上层废液，再加入去离子水振荡水洗，重复上述离心水洗过程5-10次，得到底层洗净的沉淀产物；(6)将沉淀产物置于真空中恒温干燥，得到目标产物。为进一步实现本专利技术目的，优选地，步骤(2)加入表面活性剂后还包括加入氧化石墨烯，然后进行超声分散处理；每克五水硫酸铜晶体加入0.2-0.5克氧化石墨烯；最终制得掺杂双球型微纳米级氧化亚铜。优选地，所述磁力搅拌器上搅拌磁力搅拌速率为200-250转/分钟。优选地，滴加的还原剂抗坏血酸钠浓度为0.2mol/L，每克五水硫酸铜晶体滴加60-80毫升还原剂，在1分钟内匀速滴加完。优选地，步骤(4)反应体系的pH值调节为7.8-8.0之间，所用氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L,恒温反应时间为4小时，温度控制为35℃。优选地，所述高速离心机离心的速率为10000转/分钟，每次离心5分钟将残余液去除。优选地，所述真空中恒温干燥的温度为50-60℃，干燥的时间为1-4小时。进一步优选，所述真空中恒温干燥的温度为真空干燥的温度为55℃，干燥的时间1.5小时。优选地，配制的硫酸铜溶液浓度为0.008mol/L。本专利技术一种双球型微纳米级氧化亚铜，由上述制备方法制得。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术利用还原剂抗坏血酸钠与Cu2+在碱性环境中成核反应的敏感性，调节相应的反应条件，直接在溶液中将氧化亚铜还原成具有双球结构的纳米粒子，制备出来的纳米氧化亚铜双球形貌良好。(2)本专利技术与目前大多数方法制备出来的氧化亚铜(单球形、立方体形、八面体形等)有明显差异，提供了一种途径来实现制备对称双球结构的氧化亚铜微球粒子。这种对称双球结构的氧化亚铜微球粒子具有更大的比表面积，更易于与其他无机材料进行掺杂制备(例如氧化石墨烯等)，掺杂后的双球粒子表面通常具有更多的反应活性位点。这些特性可以增强这种双球结构的氧化亚铜微球粒子的光电特性，促进氧化亚铜在可见光及紫外光下产生电子跃迁和光生空穴，利用这些显著的特点可以应用到诸多领域，例如葡萄糖和过氧化氢的光催化分解和检测，具有较单球形氧化亚铜更强的敏感性和响应性；有机染料的光降解，可以更高效低成本地处理污染水体；简单直观地检测环境中的强紫外线。因此这种双球结构的氧化亚铜微纳米粒子可以通过简单的合成方法制备，具有重要的应用价值。(3)本专利技术引入适量表面活性剂使制备出来的双球氧化亚铜纳米粒子粒径均一，与其他材料掺杂可以产生更优良的光电性质。(4)本专利技术整个制备方法简单可控，不需要复杂的反应条件，后处理步骤相对容易实现，制备出来的双球氧化亚铜产品性质稳定。附图说明图1为实施例1合成的双球形氧化亚铜微纳米粒子的扫描电子显微镜照片，放大倍数50000倍，图中比例尺为200纳米。图2为实施例1合成的双球形氧化亚铜微纳米粒子的远场扫描电子显微镜照片，放大倍数5000倍，图中比例尺为2微米。图3为实施例1合成的双球形氧化亚铜微纳米粒子的X射线衍射图。图4-1为实施例3石墨烯掺杂后的双球形氧化亚铜微纳米粒子的EDX电子图像。图4-2为实施例3石墨烯掺杂后的双球形氧化亚铜微纳米粒子表面Cu元素的EDX图像。图4-3为实施例3石墨烯掺杂后的双球形氧化亚铜微纳米粒子表面O元素的EDX图像。图4-4为实施例3石墨烯掺杂后的双球形氧化亚铜微纳米粒子表面C元素的EDX图像。图5-1为实施例3石墨烯掺杂的单球形氧化亚铜微纳米粒子的塔菲尔曲线。图5-2为实施例3石墨烯掺杂的双球形氧化亚铜微纳米粒子的塔菲尔曲线。图6-1为实施例3石墨烯掺杂的双球形氧化亚铜微纳米粒子在可见光照射下在水中的运动轨迹，光强为43900Lux。图6-2为实施例3石墨烯掺杂的双球形氧化亚铜微纳米粒子在紫外光照射下在水中的运动轨迹，光强为40×10-3W/cm2。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限如此，实施例不应理解对本专利技术保护范围的限制。实施例1(1)将0.0495g五水硫酸铜晶体溶解在50mL去离子水中，超声振荡10分钟充分溶解，得到浓度为0.00396mol/L的淡蓝色硫酸铜溶液。(2)取0.66g十二烷基硫酸钠(SDS)粉末加入配制好的硫酸铜溶液中，超声振荡溶解15分钟，然后加入磁子，置于磁力搅拌器上搅拌，搅拌速率为210转/分钟。(3)在反应液中边搅拌边滴加3mL溶度为0.2mol/L的还原剂抗坏血酸钠溶液，1分钟内匀速滴完，让溶液初步反应5分钟。(4)再滴加适量1mol/L的氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH值为8，磁力搅拌下恒温反应4小时，温度控制为35℃。(5)得到初步产物为砖红色沉淀物，将沉淀物用10000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双球型微纳米级氧化亚铜的制备方法，其特征在于包含以下步骤：(1)将五水硫酸铜晶体溶解在去离子水中，超声振荡10‑15分钟充分溶解，配制浓度为0.002mol/L‑0.01mol/L的硫酸铜溶液；(2)在硫酸铜溶液中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，将反应原料液进行超声溶解10‑15分钟，然后置于磁力搅拌器上搅拌；控制表面活性剂十二烷基硫酸钠与硫酸铜的摩尔比为1:4.0‑4.2；(3)在配制好的反应液中滴加还原剂抗坏血酸钠溶液，让溶液初步反应5‑10分钟；(4)再滴加氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH值为7.5‑9，磁力搅拌下恒温反应2‑5小时，温度控制为15‑40℃，得到初步产物；(5)将初步产物用高速离心机离心，去掉上层废液，再加入去离子水振荡水洗，重复上述离心水洗过程5‑10次，得到底层洗净的沉淀产物；(6)将沉淀产物置于真空中恒温干燥，得到目标产物。

【技术特征摘要】
1.一种双球型微纳米级氧化亚铜的制备方法，其特征在于包含以下步骤：(1)将五水硫酸铜晶体溶解在去离子水中，超声振荡10-15分钟充分溶解，配制浓度为0.002mol/L-0.01mol/L的硫酸铜溶液；(2)在硫酸铜溶液中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，将反应原料液进行超声溶解10-15分钟，然后置于磁力搅拌器上搅拌；控制表面活性剂十二烷基硫酸钠与硫酸铜的摩尔比为1:4.0-4.2；(3)在配制好的反应液中滴加还原剂抗坏血酸钠溶液，让溶液初步反应5-10分钟；(4)再滴加氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH值为7.5-9，磁力搅拌下恒温反应2-5小时，温度控制为15-40℃，得到初步产物；(5)将初步产物用高速离心机离心，去掉上层废液，再加入去离子水振荡水洗，重复上述离心水洗过程5-10次，得到底层洗净的沉淀产物；(6)将沉淀产物置于真空中恒温干燥，得到目标产物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)加入表面活性剂后还包括加入氧化石墨烯，然后进行超声分散处理；每克五水硫酸铜晶体加入0.2-0.5克氧化石墨烯；最终制得掺杂双球型微纳米级氧化亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：任碧野，陈宇超，董任峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44