一种纳米多孔氧化铜材料及其制备方法技术

本发明专利技术适用于纳米多孔材料技术领域，提供一种纳米多孔氧化铜材料及其制备方法，先制备具有三维网络结构的铜基凝胶，再对该铜基凝胶进行常压干燥、热处理后，得到纳米多孔氧化铜材料，并且该铜基凝胶是以无机铜盐为原料，聚丙烯酸为分散剂，环氧丙烷为凝胶促进剂，采用溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种纳米多孔氧化铜材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米多孔材料
，特别涉及一种纳米多孔氧化铜材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纳米多孔氧化铜材料是一种具有极高的比表面积和孔隙率，具有纳米量级的骨架尺寸和三维网络结构的低密度多孔材料。同时具有优异的量子尺寸效应、光学特性、介电性能和强吸附性等特点，在高效催化剂及催化剂载体、吸附材料及绝热材料等方面具有特殊的用途。添加了纳米氧化铜的储氢合金电极，具有更好的高倍率充放电能力和循环性能，导电性能增强，电化学活性能提高。纳米多孔氧化铜也可作为固体火箭推进剂的燃速催化剂、玻璃和陶瓷的着色剂、尾气净化材料等，在催化、建筑、光电、环保等领域的应用广泛，拥有巨大的商业价值。
[0003]现有技术当中，目前通常采用共沉淀法或氧化法来制备纳米多孔氧化铜材料。共沉淀法制备纳米多孔氧化铜，存在铜离子反应不完全的问题，导致反应体系中会残留二价铜离子，造成后处理困难，同时存在比表面积不足的问题。氧化法制备纳米多孔氧化铜，存在有单质铜残留的问题，且比表面积较低。因此目前常规方法制备的纳米多孔氧化铜性能较差，成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种纳米多孔氧化铜材料及其制备方法，旨在解决
技术介绍
当中的至少一个技术问题。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种纳米多孔氧化铜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]第一步、将无机铜盐溶于有机溶剂中，得到无机铜盐溶液，将蒸馏水加入到所述无机铜盐溶液中，搅拌反应20～30min；
[0007]第二步、向所述第一步所得的溶液中加入聚丙烯酸作为分散剂，搅拌反应10～20分钟；
[0008]第三步、向所述第二步所得的溶胶中加入环氧丙烷作为凝胶促进剂，搅拌均匀倒入模具中，静置10～30分钟待其凝胶得到铜基醇凝胶，将得到的铜基醇凝胶在有机溶剂中老化12～48小时后进行溶剂置换，得到溶剂置换后的铜基醇凝胶；
[0009]第四步、将所述第三步所得的溶剂置换后的铜基醇凝胶进行常压干燥处理，待常压干燥处理后再置于马弗炉中进行热处理，得到纳米多孔氧化铜材料。
[0010]在一优选的技术方案当中，所述无机铜盐为CuSO4·
5H2O和CuCl2·
2H2O中的任意一种。
[0011]在一优选的技术方案当中，所述无机铜盐与所述蒸馏水的摩尔比为1:80～100。
[0012]在一优选的技术方案当中，所述无机铜盐与所述聚丙烯酸的摩尔比为1:0.3～0.8。
[0013]在一优选的技术方案当中，所述无机铜盐与所述环氧丙烷的摩尔比为1:0.2～0.7。
[0014]在一优选的技术方案当中，所述有机溶剂为无水乙醇、无水甲醇和无水异丙醇中的任意一种。
[0015]在一优选的技术方案当中，所述溶剂置换所使用的溶剂为无水甲醇、无水乙醇、无水异丙醇和无水丙酮中的任意一种。
[0016]在一优选的技术方案当中，所述溶剂置换的次数为三次。
[0017]在一优选的技术方案当中，所述常压干燥条件是60℃干燥5h，80℃干燥5h，100℃干燥6h，120℃干燥6h，所述马弗炉中的热处理条件是400℃热处理2h。
[0018]本专利技术另一方面还提出一种纳米多孔氧化铜材料，采用上述任一项所述的纳米多孔氧化铜材料的制备方法制备得到。
[0019]与现有技术相比：通过采用完全不同的制备工艺来制备纳米多孔氧化铜材料，具体是先制备具有三维网络结构的铜基凝胶，再对该铜基凝胶进行常压干燥、热处理后，得到纳米多孔氧化铜材料，并且该铜基凝胶是以无机铜盐为原料，聚丙烯酸为分散剂，环氧丙烷为凝胶促进剂，采用溶胶
‑
凝胶法制备得到，聚丙烯酸的加入，促进了铜离子的反应程度，不存在铜或铜离子残留的问题，采用溶胶
‑
凝胶法制备纳米多孔铜基凝胶，干燥热处理后保留了凝胶多孔性质，能够保证制备的纳米多孔氧化铜材料具有较高的比表面积。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]目前通常采用共沉淀法或氧化法来制备纳米多孔氧化铜材料。共沉淀法制备纳米多孔氧化铜，存在铜离子反应不完全的问题，导致反应体系中会残留二价铜离子，造成后处理困难，同时存在比表面积不足的问题。氧化法制备纳米多孔氧化铜，存在有单质铜残留的问题，且比表面积较低。因此目前常规方法制备的纳米多孔氧化铜性能较差，成本高。为解决目前存在的技术问题，本专利技术实施例采用完全不同的制备工艺来制备纳米多孔氧化铜材料，技术方案具体如下：
[0022]一种纳米多孔氧化铜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023]第一步、将无机铜盐溶于有机溶剂中，得到无机铜盐溶液，将蒸馏水加入到所述无机铜盐溶液中，搅拌反应20～30min；
[0024]第二步、向所述第一步所得的溶液中加入聚丙烯酸作为分散剂，搅拌反应10～20分钟；
[0025]第三步、向所述第二步所得的溶胶中加入环氧丙烷作为凝胶促进剂，搅拌均匀倒入模具中，静置10～30分钟待其凝胶得到铜基醇凝胶，将得到的铜基醇凝胶在有机溶剂中老化12～48小时后进行溶剂置换，得到溶剂置换后的铜基醇凝胶；
[0026]第四步、将所述第三步所得的溶剂置换后的铜基醇凝胶进行常压干燥处理，待常压干燥处理后再置于马弗炉中进行热处理，得到纳米多孔氧化铜材料。
[0027]也即，在本专利技术实施例当中，具体是先制备具有三维网络结构的铜基凝胶，再对该
铜基凝胶进行常压干燥、热处理后，得到纳米多孔氧化铜材料，并且该铜基凝胶是以无机铜盐为原料，聚丙烯酸为分散剂，环氧丙烷为凝胶促进剂，采用溶胶
‑
凝胶法制备得到。
[0028]在优选实施方案当中，无机铜盐为CuSO4·
5H2O和CuCl2·
2H2O中的任意一种，有机溶剂为无水乙醇、无水甲醇和无水异丙醇中的任意一种，溶剂置换所使用的溶剂为无水甲醇、无水乙醇、无水异丙醇和无水丙酮中的任意一种，溶剂置换的次数为2
‑
5次，优选为三次。
[0029]在优选实施方案当中，无机铜盐与蒸馏水的摩尔比为1:80～100，例如为1:85或1:90等。无机铜盐与聚丙烯酸的摩尔比为1:0.3～0.8，例如为1:0.4或1:0.6等。无机铜盐与环氧丙烷的摩尔比为1:0.2～0.7，例如为1:0.5或1:0.6等。
[0030]在优选实施方案当中，常压干燥条件是60℃干燥5h，80℃干燥5h，100℃干燥6h，120℃干燥6h，马弗炉中的热处理条件是400℃热处理2h。
[0031]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0032]实施例1
[0033]一种纳米多孔氧化铜材料的制备方法，包括以下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米多孔氧化铜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、将无机铜盐溶于有机溶剂中，得到无机铜盐溶液，将蒸馏水加入到所述无机铜盐溶液中，搅拌反应20～30min；第二步、向所述第一步所得的溶液中加入聚丙烯酸作为分散剂，搅拌反应10～20分钟；第三步、向所述第二步所得的溶胶中加入环氧丙烷作为凝胶促进剂，搅拌均匀倒入模具中，静置10～30分钟待其凝胶得到铜基醇凝胶，将得到的铜基醇凝胶在有机溶剂中老化12～48小时后进行溶剂置换，得到溶剂置换后的铜基醇凝胶；第四步、将所述第三步所得的溶剂置换后的铜基醇凝胶进行常压干燥处理，待常压干燥处理后再置于马弗炉中进行热处理，得到纳米多孔氧化铜材料。2.根据权利要求1所述的纳米多孔氧化铜材料的制备方法，其特征在于，所述无机铜盐为CuSO4·
5H2O和CuCl2·
2H2O中的任意一种。3.根据权利要求1所述的纳米多孔氧化铜材料的制备方法，其特征在于，所述无机铜盐与所述蒸馏水的摩尔比为1:80～100。4.根据权利要求1所述的纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐一特，徐露，桂思慧，徐君凯，张志超，曹磊，
申请(专利权)人：韩亚半导体材料贵溪有限公司，
类型：发明
国别省市：