工艺简单的丙三醇和己二酸正二丁酯混合液体系中制备纳米氧化亚铜的方法

摘要

本发明公开了一种工艺简单的丙三醇和己二酸正二丁酯混合液体系中制备纳米氧化亚铜的方法，该方法以丙三醇和己二酸正二丁酯混合液为反应体系液，丙三醇还原剂，甲酸铜为铜源，十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基本磺酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠为分散剂，使用溶剂热法成功制得了立方结构的纳米氧化亚铜微晶粒。制备所需原料价廉易得、工艺简单、操作方便、重复性好、无废液排除，符合了产品绿色制备的要求，这些特点对进行工业规模化生产都是非常有益的。纳米氧化亚铜材料在光催化剂材料、化工原料、光电子转换材料、锂离子电池的负极材料和镇流器材料、抗菌材料等方面有着广泛的应用，具有广阔的市场前景和潜在价值。

说明书

本申请是申请号：201610800869.3 申请日：2016-09-05、名称“丙三醇和己二酸正二丁酯混合液体系中制备纳米氧化亚铜的方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种制备纳米氧化亚铜的方法。

背景技术

氧化亚铜是一种应用广泛的电子元件材料和化工原料，可用作农业生产的杀菌剂，玻璃工业生产的着色剂，有机化工工业的催化剂，工业废水中有机物分解的催化剂。由于氧化亚铜禁带宽度2.2eV，是一种重要的半导体材料，可用作光电子转换材料，锂离子电池的负极材料和镇流器材料等。因此制备出特定粒径与形貌的Cu2O 粒子具有更广阔的市场前景和潜在价值。

氧化亚铜的制备技术常见的有电解法、固相法和液相法(亚硫酸钠还原CuSO4法、水合肼还原法、水热法、微波辐照法、高能射线辐照法、葡萄糖还原法)等。迄今为止，没有发现丙三醇和己二酸正二丁酯作混合反应体系液、以还原甲酸铜制备纳米氧化亚铜粉体的方法和专利文献。该制备方法和已报道的制备方法相比工艺简单，制备过程无三废排出，所需原料来源广泛并且价格低廉，产品纯度高，无粘连，粒径小，具有很好的经济效益和工业化前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在丙三醇和己二酸正二丁酯混合液体系中制备纳米氧化亚铜晶粒的方法，特别是丙三醇和己二酸正二丁酯混合液反应体系中丙三醇既是反应体系液的重要组成部分又是还原剂的工艺简单的化学制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种丙三醇和己二酸正二丁酯混合液体系中制备纳米氧化亚铜的方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）在一定量的丙三醇和己二酸正二丁酯混合液体系溶液中，加入甲酸铜，同时加入分散剂，搅拌并制成悬浮液。

（2）常压下快速搅拌并加热混合物，温度升高到350K时，控制其温度缓慢升高，每升高5℃控温观察30分钟，最终使反应温度严格控制在390-410K之间；

（3）保持步骤（2）的反应温度，控制反应时间80min-100min,停止加热，冷却至室温，得到含有纳米氧化亚铜的悬浊液；

（4）将步骤（2）得到的悬浊液加入无水乙醇或丙酮稀释后减压过滤，再用无水乙醇或丙酮反复洗涤；

（5）将无水乙醇或丙酮洗涤后的纳米氧化亚铜产物真空干燥，得到红色纳米氧化亚铜产物。

步骤（2）过滤后的废液蒸馏处理后继续使用。

步骤（1）中丙三醇和己二酸正二丁酯的体积比为2:1，丙三醇和甲酸铜的摩尔比是20:1。

分散剂是十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基本磺酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠。

分散剂的用量为甲酸铜质量的1/4—1/6。

步骤（5）真空干燥的温度为350K，时间480min。

本发明是在丙三醇和己二酸正二丁酯混合液体系中一步反应制得纳米氧化亚铜产物的，不需要另加入还原剂，制备工艺简单，原料易得，成本较低，制得的纳米氧化亚铜晶粒大小比较均匀，粒径约为10nm—20nm。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是实施例1制备的纳米氧化亚铜晶粒的XRD图谱。

图2是实施例2制备的纳米氧化亚铜晶粒的XRD图谱。

图3是实施例3制备的纳米氧化亚铜晶粒的XRD图谱。

图4是实施例4制备的纳米氧化亚铜晶粒的XRD图谱。

具体实施方式

实施例1

1） 把60mL丙三醇和己二酸正二丁酯混合液(体积比为2::1)放入三口烧瓶中，加入甲酸铜固体粉末2.50g，同时加入十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）0.500g，在不断搅拌下使混合物成为悬浊液。

2）在快速搅拌中缓慢升高反应混合物的温度，当温度升高到390K时，控制温度不再升高，在控温390K下继续搅拌反应80min，自然冷却到室温，得到含有纳米氧化亚铜的悬浊液。

3）将步骤2）得到的悬浊液加入60mL无水乙醇或丙酮稀释后减压过滤，再用适量无水乙醇或丙酮反复洗涤4次

4）把清洗干净的氧化亚铜粉末放入真空干燥箱中，350K温度下真空干燥480min，得到红色的纳米氧化亚铜粉末微晶。

图1是本实施例1制备的纳米氧化亚铜粉体的XRD图谱，并与国际标准卡比较，确定所制备的是纯Cu₂O产物，衍射峰从左到右分别对应于>

实施例2

1）把60mL丙三醇和己二酸正二丁酯混合液(体积比为2::1)放入三口烧瓶中，加入甲酸铜固体粉末2.50g，同时加入十二烷基苯磺酸钠（SDBS）0.500g，在不断搅拌下使混合物成为悬浊液。

2）在快速搅拌中缓慢升高反应混合物的温度，当温度升高到400K时，控制温度不再升高，在控温400K下继续搅拌反应90min，自然冷却到室温，得到含有纳米氧化亚铜的悬浊液。

3）将步骤2）得到的悬浊液加入50mL无水乙醇或丙酮稀释后减压过滤，再用适量无水乙醇或丙酮反复洗涤3次

4）把清洗干净的氧化亚铜粉末放入真空干燥箱中，350K温度下真空干燥480min，得到红色的纳米氧化亚铜粉末晶体

图2是本实施例制备的纳米氧化亚铜粉体的XRD图谱，并与国际标准卡比较，确定所制备的是纯Cu₂O产物，衍射峰从左到右分别对应于>

实施例3

1）把60mL丙三醇和己二酸正二丁酯混合液(体积比为2::1)放入三口烧瓶中，加入甲酸铜固体粉末2.50g，同时加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）0.400g，在不断搅拌下使混合物成为悬浊液。

2）在快速搅拌中缓慢升高反应混合物的温度，当温度升高到405K时，控制温度不再升高，继续搅拌反应95min，自然冷却到室温，得到含有纳米氧化亚铜的悬浊液。

3）将步骤2）得到的悬浊液加入60mL无水乙醇或丙酮稀释后减压过滤，再用适量无水乙醇或丙酮反复洗涤4次

4）把清洗干净的氧化亚铜粉末放入真空干燥箱中，350K温度下真空干燥480min，得到红色的纳米氧化亚铜粉末晶体

图3是本实施例制备的纳米氧化亚铜粉体的XRD图谱，并与国际标准卡比较，确定所制备的是纯Cu₂O产物，衍射峰从左到右分别对应于>

实施例4

1）把60mL丙三醇和己二酸正二丁酯混合液(体积比为2::1)放入三口烧瓶中，加入甲酸铜固体粉末2.50g，同时加入十二烷基硫酸钠（SDS）0.600g，在不断搅拌下使混合物成为悬浊液。

2）在快速搅拌中缓慢升高反应混合物的温度，当温度升高到410K时，控制温度不再升高，继续搅拌反应100min，自然冷却到室温，得到含有纳米氧化亚铜的悬浊液。

3）将步骤2）得到的悬浊液加入50mL无水乙醇或丙酮稀释后减压过滤，再用适量无水乙醇或丙酮反复洗涤3次

4）把清洗干净的氧化亚铜粉末放入真空干燥箱中，350K温度下真空干燥480min，得到红色的纳米氧化亚铜粉末晶体

图4是本实施例制备的纳米氧化亚铜粉体的XRD图谱，并与国际标准卡比较，确定所制备的是纯Cu₂O产物，衍射峰从左到右分别对应于>