一种纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法、应用及冷冻液技术

本发明专利技术涉及一种纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法、应用及冷冻液，制备方法包括以下步骤：S1：将铜盐和十二烷基硫酸钠用超纯水溶解并搅拌均匀。S2：加入碱的水溶液进行反应。S3：加入还原剂水溶液进行反应。S4：将步骤S3的反应产物分离并清洗，得到40nm氧化亚铜立方体单晶。其中，所述铜盐、十二烷基硫酸钠、碱和还原剂的质量比为40～90：0～215：16～28：30～45。本发明专利技术可以制备40nm氧化亚铜立方体单晶，相比于现有的沉淀法、水热法、溶剂热法制备工艺，具有简便、绿色、低成本的特点，通过本发明专利技术方法制备得到的40nm氧化亚铜立方体单晶分散应用的冷冻液中，可以有效地改善冷冻液的传热效率，进而提高冷冻效率。进而提高冷冻效率。进而提高冷冻效率。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法、应用及冷冻液


[0001]本专利技术涉及纳米晶体制备
，尤其涉及一种纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法、应用及冷冻液。

技术介绍

[0002]制冷技术在房屋温度调节、食材输运、食物保鲜等方面起到重要作用，为国民的生活水平提供了强大的技术支撑。其中，制冷液是制冷技术的核心载体，通过制冷液的热传导使得工作环境温度急速下降达到制冷目的。近些年来，研究表明将纳米材料分散到液体中形成纳米流体能够显著提升液体的传热性能，使得纳米流体在传热领域中的应用得到了广泛关注。一般来说，纳米流体可以通过自身高的导热系数、纳米颗粒的布朗运动和纳米颗粒表面的界面层等来提高整体传热性能。纳米颗粒自身通过电子传导和晶格振动进行热传导，和布朗运动和纳米颗粒的尺寸有很大的关系，可以通过降低尺寸有效提高布朗运动，以及通过结晶性很好的单晶来减少颗粒内部缺陷，使得电子和声子传导效率提高，从而进一步提升热传导效率。目前，关于纳米流体在制冷液中的应用还处于初步研究阶段，特别地，以铜基金属氧化物纳米材料为研究对象的报道还比较少。
[0003]氧化亚铜(Cu2O)是一种P型半导体金属氧化物材料，具有原料资源丰富、价格低廉等特点。氧化亚铜具有独特的催化、气体传感、光催化和热传导等性能，在能源、化学化工、光电器件、生物医药等领域的应用受到了广泛关注。迄今为止，氧化亚铜纳米材料主要是利用沉淀法、水热法、溶剂热法等合成方法，通常需要加热条件或者使用强还原剂(水合肼等)将铜盐进行还原制备得到。例如，在60℃的热水浴中使用葡萄糖为还原剂制备得到2μm左右的氧化亚铜内凹八面体结构(Wang,X.；Liu,C.；Zheng,B.；Jiang,Y.；Zhang,L.；Xie,Z.；Zheng,L.J.Mater.Chem.A,2013,1,282)。然而，绝大多数已报道的氧化亚铜尺寸为几百纳米甚至微米级，低于100nm的报道还比较少。因此，制备100nm以下，特别是50nm以下的单晶氧化亚铜纳米晶能够显著提升颗粒的布朗运动，有利于改善氧化亚铜纳米流体的稳定性和传热效率，具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法、应用及冷冻液，其能够制备出尺寸为40nm的氧化亚铜立方体单晶，制备方法简便且成本低。
[0005]为达到上述目的，本专利技术公开了一种纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法，其包括以下步骤：
[0006]S1：将铜盐和十二烷基硫酸钠用超纯水溶解并搅拌均匀。
[0007]S2：加入碱的水溶液进行反应。
[0008]S3：加入还原剂水溶液进行反应。
[0009]S4：将步骤S3的反应产物分离并清洗，得到40nm氧化亚铜立方体单晶。
[0010]其中，所述铜盐、十二烷基硫酸钠、碱和还原剂的质量比为40～90：0～215：16～
28：30～45。
[0011]优选地，所述铜盐、十二烷基硫酸钠、碱和还原剂的质量比为85：72：18：35。
[0012]优选地，所述铜盐为氯化铜、醋酸铜、硫酸铜中的一种。
[0013]优选地，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种；所述还原剂为抗坏血酸、柠檬酸中的一种。
[0014]优选地，步骤S1中，通过超声波加速铜盐和十二烷基硫酸钠的溶解；在铜盐和十二烷基硫酸钠完全溶解后，以500～800rpm的转速搅拌10～60min。
[0015]优选地，步骤S2的反应时间控制在5～30min，反应过程中以500～800rpm的转速搅拌。
[0016]优选地，步骤S3的反应时间控制在5～20min，反应过程中以500～800rpm的转速搅拌。
[0017]优选地，步骤S4中，通过离心机将步骤S3的反应产物分离，离心机的转速控制在10000～15000rpm，分离出的产品分别用超纯水和无水乙醇先后清洗2～5次。
[0018]本专利技术还公开了一种纳米氧化亚铜立方体单晶的应用，其将通过上述任一项所述的纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法制备得到的纳米氧化亚铜立方体单晶应用于纳米冷冻液中。
[0019]此外，本专利技术还公开了一种冷冻液，其包含如上述任一项所述的纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法制备得到的纳米氧化亚铜立方体单晶，其中纳米氧化亚铜立方体单晶占比冷冻液总体积分数的1
×
10
‑5～2
×
10
‑4。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术可以制备40nm氧化亚铜立方体单晶，相比于现有的沉淀法、水热法、溶剂热法制备工艺，具有简便、绿色、低成本的特点，通过本专利技术方法制备得到的40nm氧化亚铜立方体单晶分散应用到冷冻液中，可以有效地改善冷冻液的传热效率，进而提高冷冻效率。
附图说明
[0022]图1为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的透射电镜图。
[0023]图2为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的粒径统计分布图。
[0024]图3为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的X射线粉末衍射图谱。
[0025]图4为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的高分辨透射电镜之一。
[0026]图5为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的高分辨透射电镜之二。
[0027]图6为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的高分辨透射电镜之三。
[0028]图7为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的选区电子衍射图谱。
[0029]图8为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的扫描透射电镜图。
[0030]图9为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的X射线能量色散谱Cu元素面扫图。
[0031]图10为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的X射线能量色散谱O元素面扫图。
[0032]图11为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶所制备的冷冻液静置0h时的图片。
[0033]图12为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶所制备的冷冻液静置4h时的图片。
[0034]图13为实施例1得到的40nm氧化亚铜立方体单晶所制备的冷冻液(黑色圆点标识)和冷冻液空白样(黑色方块标识)的降温效率比较图。
[0035]图14为实施例2得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的透射电镜图。
[0036]图15为实施例3得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的透射电镜图。
[0037]图16为实施例4得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的透射电镜图。
[0038]图17为实施例5得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的透射电镜图。
[0039]图18为实施例6得到的40nm氧化亚铜立方体单晶的透射电镜图。
具体实施方式
[0040]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将铜盐和十二烷基硫酸钠用超纯水溶解并搅拌均匀；S2：加入碱的水溶液进行反应；S3：加入还原剂水溶液进行反应；S4：将步骤S3的反应产物分离并清洗，得到40nm氧化亚铜立方体单晶；其中，所述铜盐、十二烷基硫酸钠、碱和还原剂的质量比为40～90：0～215：16～28：30～45。2.根据权利要求1所述的纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法，其特征在于：所述铜盐、十二烷基硫酸钠、碱和还原剂的质量比为85：72：18：35。3.根据权利要求1所述的纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法，其特征在于：所述铜盐为氯化铜、醋酸铜、硫酸铜中的一种。4.根据权利要求1所述的纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法，其特征在于：所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种；所述还原剂为抗坏血酸、柠檬酸中的一种。5.根据权利要求1所述的纳米氧化亚铜立方体单晶的制备方法，其特征在于：步骤S1中，通过超声波加速铜盐和十二烷基硫酸钠的溶解；在铜盐和十二烷基硫酸钠完全溶解后，以500～800rpm的转速搅拌10～60min。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秋祥，罗金杰，白财源，
申请(专利权)人：微冻眠厦门科技有限公司，
类型：发明
国别省市：