專利名稱：中空多級氧化銅納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中空多級氧化銅納米材料的制備方法，具體涉及一種以氣泡 為模板的中空多級氧化銅納米材料的制備方法。本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
納米材料因其特有的功能和性質(zhì)受到了很大的關(guān)注，其在納米電子學(xué)、磁學(xué)、 光電子學(xué)等眾多領(lǐng)域有著重要的作用，因此納米材料的控制合成已經(jīng)受到了越來 越多的重視，制備方法層出不窮。其中模板法因具有實(shí)驗(yàn)裝置簡單、操作容易、 形態(tài)可控、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來制備納米結(jié)構(gòu)材料的常用方法。其可用 來制備多種物質(zhì)的各種形狀(如球形粒子、 一維納米棒、納米線、納米管以及 二維有序陣列等)的納米結(jié)構(gòu)。模板法大致可分為硬模板和軟模板兩大類。硬模 板包括多孔氧化鋁、二氧化硅、碳納米管、分子篩以及經(jīng)過特殊處理的多孔高分 子薄膜等；軟模板則包括表面活性劑、聚合物、生物分子及其它有機(jī)物質(zhì)等。氣泡模板法是新興出現(xiàn)的一種軟模板方法，目前人們已成功應(yīng)用氣泡模板合成出納米Ti02、 ZnSe、 CaC03等物質(zhì)。例如，清華大學(xué)李亞棟教授利用反應(yīng)過程中產(chǎn)生 的N2氣泡為模板，合成了ZnSe的微球結(jié)構(gòu)。但組成這些微球結(jié)構(gòu)的次級單元均 為納米粒子，高級結(jié)構(gòu)的次級單元未見報道(Q， Peng, Y丄Dong, Y.D. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 42 (2003) 3027)。納米氧化銅由于具有表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、久保效應(yīng)，使其在電、磁、 催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出不尋常的特性，因此近年來有關(guān)納米氧化銅的制備、性能及應(yīng) 用的研究受到人們的廣泛關(guān)注。納米氧化銅可以作為催化劑直接應(yīng)用于化工行 業(yè)，如催化高氯酸銨的熱分解，催化一氧化碳、乙醇、乙酸乙酯等揮發(fā)性物質(zhì)的 完全分解等。納米氧化銅也可以用于傳感材料、抗菌材料等領(lǐng)域。迄今為止，納米氧化銅的主要制備方法有室溫固相反應(yīng)法，低溫固相配位化學(xué)反應(yīng)法，控制 雙射流的液相沉淀技術(shù)，聲化學(xué)法，改進(jìn)的溶膠一凝膠法，醇熱法，快速液相沉 淀法，水熱一溶劑熱法等。但這些方法反應(yīng)時間較長，對反應(yīng)體系的溫度、pH等要求嚴(yán)格。其中，其中水熱法是常用來制備納米結(jié)構(gòu)的方法(中國發(fā)明專利-微結(jié)構(gòu)可控納米氧化銅的制備方法，公開號CN1778682)，但不易得到中空結(jié) 構(gòu)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中空多級氧化銅納米材料的 制備方法，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，所得的納米材料可用于傳感材料和抗菌材料 等領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，先將銅鹽溶解于水，加入氨水 配制成銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入不溶于水的脂肪醇，以脂肪醇一水界面體系 為反應(yīng)介質(zhì)，以反應(yīng)物水解產(chǎn)生的氣泡為模板，并可以加入表面活性劑改變產(chǎn)物 的尺寸和形貌，采用微波輻照技術(shù)，控制微波功率和反應(yīng)時間，快速制備中空氧 化銅納米材料。本發(fā)明的方法具體為按重量份計(jì)，將1-50份銅鹽溶解于1000份的水中， 加入濃氨水形成澄清透明的銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入100-1000份的脂肪醇， 并加入表面活性劑0-10份，攪拌均勻，靜置1-2小時，然后將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到聚 四氟乙烯反應(yīng)釜中，脈沖微波輻照l-3分鐘，脈沖微波功率300w-1000w;反應(yīng) 結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到60。C，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇、水洗滌數(shù)次，真 空抽干，即獲得中空多級氧化銅納米材料。本發(fā)明中所述的銅鹽為醋酸銅、硝酸銅或硫酸銅。 本發(fā)明所述的脂肪醇為正丁醇，正己醇、正辛醇、丁二醇或丙三醇。 本發(fā)明所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十六垸基三甲基溴化銨或曲拉酮。本發(fā)明方法簡單易行，以銅氨絡(luò)和離子水解得到的氣泡為模板，能方便地得 到中空納米結(jié)構(gòu)，并可以加入表面活性劑改變產(chǎn)物的尺寸和形貌；采用了微波輻 照技術(shù)， 一方面可以提高產(chǎn)物的結(jié)晶速度，另一方面操作歩驟簡單，成本低，反 應(yīng)速度快，容易控制，效率高，且具有一定的普適性。本發(fā)明制備的中空多級氧 化銅納米材料可作為傳感和抗菌等材料。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得的氧化銅掃描電鏡照片。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所得的氧化銅透射電鏡照片。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3所得的氧化銅掃描電鏡照片。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例4所得的氧化銅透射電鏡照片。
具體實(shí)施方式
以下通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。以下的實(shí)施例 是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例l① 在一個30ml的反應(yīng)瓶中，將1份銅鹽溶解于1000份的水中，然后加入 濃氨水形成澄清透明的銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入100份正辛醇，劇烈攪拌， 靜置2小時。② 將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到50 ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，脈沖微波 輻照3分鐘，脈沖微波功率500w。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到6(TC，將產(chǎn) 物過濾，用無水乙醇、水洗滌數(shù)次，真空抽干，即可獲得氧化銅納米材料。圖1是得到的中空多級氧化銅納米材料的掃描電鏡照片。由圖可見，氧化 銅納米材料呈球形結(jié)構(gòu)(圖la)。該球形結(jié)構(gòu)為中空結(jié)構(gòu)，且該空心球由次級結(jié) 構(gòu)——納米片組裝而成(圖1 b)。 實(shí)施例2① 在一個30ml的反應(yīng)瓶中，將IO份銅鹽溶解于IOOO份的水中，然后加入 濃氨水形成澄清透明的銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入1000份正辛醇，劇烈攪拌， 靜置1小時。② 將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到50 ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，脈沖微波 輻照3分鐘，脈沖微波功率1000w。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到60 °C，將 產(chǎn)物過濾，用無水乙醇、水洗滌數(shù)次，真空抽干，即可獲得氧化銅納米材料。所得到的氧化銅納米材料的透射電鏡照片如圖2所示。由圖可見，氧化銅 納米材料呈紡錘狀結(jié)構(gòu)。 實(shí)施例3①在一個30 ml的反應(yīng)瓶中，將1份銅鹽溶解于1000份的水中，然后加入 濃氨水形成澄清透明的銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入1000份正辛醇，再加入IO 份十二烷基硫酸鈉，劇烈攪拌，靜置2小時。②將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到50 ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，脈沖微波 輻照3分鐘，脈沖微波功率500w。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到6(TC，將產(chǎn) 物過濾，用無水乙醇、水洗滌數(shù)次，真空抽干，即可獲得氧化銅納米材料。所得到的氧化銅納米材料的掃描電鏡照片如圖3所示。由圖可見，氧化銅 納米材料呈實(shí)心球結(jié)構(gòu)，但該實(shí)心球由納米片組裝而成。 實(shí)施例4① 在一個30ml的反應(yīng)瓶中，將1份銅鹽溶解于1000份的水中，然后加入 濃氨水形成澄清透明的銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入1000份正辛醇，再加入IO 份十六垸基三甲基溴化銨，劇烈攪拌，靜置2小時。② 將按照步驟①制備的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到50 ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，脈沖微波 輻照3分鐘，脈沖微波功率500w。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到60。C，將產(chǎn) 物過濾，用無水乙醇、水洗滌數(shù)次，真空抽干，即可獲得氧化銅納米材料。所得到的氧化銅納米材料的透射電鏡照片如圖4所示。由圖可見，氧化銅 納米材料呈短棒狀結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種中空多級氧化銅納米材料的制備方法，其特征在于按重量份計(jì)，將1-50份銅鹽溶解于1000份的水中，加入濃氨水形成澄清透明的銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入100-1000份的脂肪醇，并加入表面活性劑0-10份，攪拌均勻，靜置1-2小時，然后將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，脈沖微波輻照1-3分鐘，脈沖微波功率300w-1000w；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜自然冷卻到60℃，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇、水洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得中空多級氧化銅納米材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的中空多級氧化銅納米材料的制備方法，其特征在于所 述的銅鹽為醋酸銅、硝酸銅或硫酸銅。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的中空多級氧化銅納米材料的制備方法，其特征在于所 述的脂肪醇為正丁醇，正己醇、正辛醇、丁二醇或丙三醇。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l的中空多級氧化銅納米材料的制備方法，其特征在于所 述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十六垸基三甲基溴化銨或曲拉酮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中空多級氧化銅納米材料的制備方法，先將銅鹽溶解于水，加入氨水配制成澄清透明的銅氨絡(luò)和離子溶液，然后加入不溶于水的脂肪醇，以脂肪醇—水界面體系為反應(yīng)介質(zhì)，以反應(yīng)物水解產(chǎn)生的氣泡為模板，并可以加入表面活性劑改變產(chǎn)物的尺寸和形貌，采用微波輻照技術(shù)，控制微波功率和反應(yīng)時間，可制備出中空氧化銅納米材料。本發(fā)明操作步驟簡單，反應(yīng)迅速，成本低廉，所制備的納米材料可用于傳感材料和抗菌材料等領(lǐng)域。
文檔編號C01G3/02GK101306832SQ200810040158
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者君 朱, 錢雪峰 申請人:上海交通大學(xué)