超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法及其产品和应用技术

本发明专利技术提供一种超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法及其产品和应用，氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼等，将其加入蒸馏水中，搅拌均匀。将其加入超临界反应釜中，控制在一定的温度和压力反应一定时间。然后在马弗炉中高温煅烧，将煅烧后产物在乙醇中超声，并取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。采用本发明专利技术所述方法制备的超薄二维氧化亚铜，制备过程简单，层与层剥离的难度有所降低，提高了制备效率，并且其催化效率较块材有了大幅提高，具有广阔的应用前景。

Preparation of ultra-thin two dimensional cuprous oxide by supercritical carbon dioxide and its products and Applications

The invention provides a supercritical carbon dioxide for preparation of ultra-thin two-dimensional cuprous oxide method and its product and application, cuprous chloride, sodium oleate, six methylene four amine and hydrazine hydrate, add distilled water, stir well. It is added to a supercritical reactor to control a certain time of reaction at a certain temperature and pressure. Then in a muffle furnace at high temperature, the calcined product in ethanol ultrasonic, and the supernatant liquid of the centrifugal thin two-dimensional cuprous oxide. The invention adopts two-dimensional ultrathin cuprous oxide prepared by the method, has the advantages of simple preparation process, layer and layer peeling difficulty is reduced, the manufacturing efficiency is improved, and the catalytic efficiency than the bulk materials has been greatly improved, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法及其产品和应用
本专利技术属于纳米材料制备领域，具体涉及一种超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法及其产品和应用。
技术介绍
进入21世纪以来，化石能源如石油、天然气的广泛投入使用，促进了经济的快速发展，推动了人类社会文明与科学发展的进步。但是，这种化石能源在2050年就会接近枯竭，因此，高效清洁能源的开发是实现能源可持续发展战略的重要目标。利用催化剂催化水分解、催化还原二氧化碳等技术能够将太阳能等转化为化学能，存储于氢气、甲烷等高能量密度的燃料物质中，已成为可再生能源研究领域的重要前沿。二维材料比如石墨烯作为一种全新的材料，受到了科研工作者的广泛关注。与其体相材料相比，超薄的厚度和超大的比表面积不仅可以提供大量的表面原子作为催化活性位点，用于改善催化过程和提高催化活性。更重要的是，超薄二维材料很容易实现表面修饰。目前已经有报道，采用二维材料作为催化物质，其催化效率相比于其相对应的体相材料有了极大的提高，因此，二维材料的成为了催化领域一个极具潜力的发展方向。目前二维超薄材料的制备包含直接剥离法、间接剥离法、高温液相化学合成法、定向辅助化学合成法、诱导化学合成法、快速煅烧超薄前驱体法等，这些方法均能合成各种各样的超薄二维材料，但是由于超薄材料层与层之间间距过小，其分子间的吸引力等导致其剥离比较困难，而层与层的剥离是二维超薄材料制备过程中最重要的步骤。氧化亚铜成本低、对环境友好，而且其特殊的导带位置显示其导带底要比产氢电位-0.7V，理论而言可以催化水分解产氢，并且其光转换效率可以高达18.7%，显示其在太阳能制氢的巨大潜力。目前有报道制备出了二维超薄氧化亚铜，但是其层与层之间剥离仍然比较困难，需要耗费大量的时间。超临界流体是温度及压力均处于临界点以上的流体，超临界二氧化碳作为最常用的超临界流体，是一种无毒、惰性且对环境无害的反应介质。超临界流体具有优异的溶解性与扩散速度，并且在快速泄压的情况下，其体积会快速膨胀，因此，在普通合成二维超薄氧化亚铜的制备过程中，通过将超临界流体引入其中，超临界流体通过其优异的溶解性进入氧化亚铜的层与层之间，并通过快速泄压的过程将层与层之间的间距撑大，而这也会减小其层与层之间的范德华力等，最终降低层与层之间剥离的难度。因此，将超临界二氧化碳制备纳米颗粒的技术引入二维超薄氧化亚铜的制备中具有技术与应用的新颖性和创造性。
技术实现思路
针对现有二维超薄氧化亚铜制备过程中，层与层之间难剥离的特点，本专利技术的目的在于：提供一种采用超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法。本专利技术的再一目的在于：提供上述方法制备的超薄二维氧化亚铜产品。本专利技术的又一目的在于：提供上述产品的应用。本专利技术提供的采用超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法为：按照配方精确称取氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼等，将其加入蒸馏水中，搅拌均匀。然后将其加入超临界反应釜中，控制在一定的温度和压力反应一定时间。释放掉压力后过滤干燥，然后在马弗炉中高温煅烧，将煅烧后产物在乙醇中超声，并取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。具体步骤如下：一种超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法，其特征在于具体步骤如下：1）按照配方精确称取一定量氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼，将其加入一定量蒸馏水中，搅拌使其充分溶解，其中氯化亚铜与油酸钠的质量比为1:1～20，氯化亚铜与六次亚甲基四胺的质量比为1:1～20，氯化亚铜与水合肼的质量比为1:1～20，氯化亚铜与蒸馏水的质量比为1:1000～10000；2）将上述混合溶液倒入超临界反应釜中，打开二氧化碳高压泵，并升高反应釜温度，使得反应釜保持在一定的压力10～60MPa和温度30～150℃，在此状态下反应5～24小时；3）打开泄压口将超临界反应釜中的压力降到常压，得到浑浊溶液，将该溶液过滤洗涤真空干燥，然后将得到的粉末在马弗炉中高温100～500℃煅烧一段时间5～30min，然后使其自然冷却到室温，将煅烧后的粉末在乙醇中超声一段时间10～30min，取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。一种超薄二维氧化亚铜，其特征在于根据所述方法制备得到。一种超薄二维氧化亚铜在光电催化方面的应用。采用本专利技术所述方法制备的超薄二维氧化亚铜，制备过程简单，降低了层与层剥离的难度，原制备方法需要超声40～60min来剥离层与层,提高了制备效率，并且其光电催化效率较块材有了大幅提高，具有很大的应用前景。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术，而不是限制本专利技术的范围。实施例1准确称量氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼（氯化亚铜与油酸钠的质量比为1:10，氯化亚铜与六次亚甲基四胺的质量比为1:10，氯化亚铜与水合肼的质量比为1:10），将其加入一定量蒸馏水中（氯化亚铜与蒸馏水的质量比为1:3000）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在80℃和20MPa反应10h。释放掉压力后过滤干燥，然后将得到的粉末在马弗炉中高温（300℃）煅烧一段时间（10min），然后使其自然冷却到室温，将煅烧后的粉末在乙醇中超声20min，取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。实施例2准确称量氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼（氯化亚铜与油酸钠的质量比为1:15，氯化亚铜与六次亚甲基四胺的质量比为1:8，氯化亚铜与水合肼的质量比为1:5），将其加入一定量蒸馏水中（氯化亚铜与蒸馏水的质量比为1:5000）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在100℃和40MPa反应24h。释放掉压力后过滤干燥，然后将得到的粉末在马弗炉中高温（400℃）煅烧一段时间（8min），然后使其自然冷却到室温，将煅烧后的粉末在乙醇中超声25min，取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。实施例3准确称量氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼（氯化亚铜与油酸钠的质量比为1:20，氯化亚铜与六次亚甲基四胺的质量比为1:5，氯化亚铜与水合肼的质量比为1:10），将其加入一定量蒸馏水中（氯化亚铜与蒸馏水的质量比为1:4000）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在120℃和30MPa反应12h。释放掉压力后过滤干燥，然后将得到的粉末在马弗炉中高温（350℃）煅烧一段时间（15min），然后使其自然冷却到室温，将煅烧后的粉末在乙醇中超声15min，取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。实施例4准确称量氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼（氯化亚铜与油酸钠的质量比为1:9，氯化亚铜与六次亚甲基四胺的质量比为1:12，氯化亚铜与水合肼的质量比为1:15），将其加入一定量蒸馏水中（氯化亚铜与蒸馏水的质量比为1:5000）。搅拌均匀，然后将其加入超临界反应釜中，控制在130℃和45MPa反应20h。释放掉压力后过滤干燥，然后将得到的粉末在马弗炉中高温（400℃）煅烧一段时间（20min），然后使其自然冷却到室温，将煅烧后的粉末在乙醇中超声20min，取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法，按照配方精确称取氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼，将其加入蒸馏水中，搅拌均匀；然后，将其加入超临界反应釜中，控制在一定的温度30～150℃和10～60MPa压力反应；释放掉压力后过滤干燥，然后在马弗炉中煅烧得粉末产物，将煅烧后产物在乙醇中超声，并取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。

【技术特征摘要】
1.采用超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法，按照配方精确称取氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼，将其加入蒸馏水中，搅拌均匀；然后，将其加入超临界反应釜中，控制在一定的温度30～150℃和10～60MPa压力反应；释放掉压力后过滤干燥，然后在马弗炉中煅烧得粉末产物，将煅烧后产物在乙醇中超声，并取上层清液离心即得超薄二维氧化亚铜。2.根据权利要求1所述的采用超临界二氧化碳制备超薄二维氧化亚铜的方法，其特征在于具体步骤如下：1）按照配方精确称取一定量氯化亚铜、油酸钠、六次亚甲基四胺及水合肼，将其加入一定量蒸馏水中，搅拌使其充分溶解，其中氯化亚铜与油酸钠的质量比为1:1～20，氯化亚铜与六次亚甲基四胺的质量比为1:1～20，氯化亚铜与水合...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，徐少洪，林琳，陈超，张现，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31