CN101161338B - 负载Cu2O微粒子的氧化石墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载Cu2O微粒子的氧化石墨及其制备方法。该氧化石墨由以下步骤制备而得：将氧化石墨在含有铜盐的乙醇中进行分散，形成混合液后，离心干燥；将上一步所得的产物分散到还原溶剂中；加热上一步的混合液，加入去离子水搅拌；将上一步得到的混合液加热搅拌；将上一步的混合液离心，洗涤干燥，得到负载Cu2O微粒子的氧化石墨。本发明利用氧化石墨表面的氧基基团形成成核中心，以及氧化石墨片高的比表面积，通过原位还原作用使得粒子沉降在氧化石墨的片上，形成的复合物降低了Cu2O微粒子的团聚性，从而可以提高粒子的表面积；应用本发明制备的复合物可以利用在催化反应、太阳能电池、污水处理等方面，具有较好应用前景和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于在氧化石墨的表面沉积氧化亚铜(Cu2O)微粒子的复合物制备技术，特别是一种负载Cu2O微粒子的氧化石墨及其制备方法。
背景技术
1859年，Brodie制备得到氧化石墨后，氧化石墨就得到了较为广泛地研究。
目前关于氧化石墨的负载颗粒的文章，还鲜有报道。而与氧化石墨相近的材料：经过酸处理后的碳纳米管(表面含有活性氧基基团)在与纳米粒子复合的研究上已经有了比较多的研究，分别与许多金属、金属氧化物和半导体颗粒进行了复合，这些复合物具有较高的催化性能，充分发挥了碳纳米管和负载颗粒的性能，如Yu Y，Ma LL，Huang WY et al制备氧化亚铜碳纳米管复合物(Sonication assisted deposition of Cu2Onanoparticles on multiwall carbon nanotubes with polyol process.Carbon，2005；43：670-673)。而氧化石墨的表面富含大量的氧基功能团，剥层后的氧化石墨具有更高的比表面积，因此利用氧化石墨片负载纳米颗粒的具有很高的利用前景，然而目前对这方面的研究几乎没有。
目前已经研究报道制备氧化石墨片与颗粒的复合物，比如Cassagneau T and FednlerJH.利用氧化石墨的片对单质银进行包覆，这种包覆后的复合材料具有较好的一些导电性质(Preparation and layer-by-layer self-assembly of silver nanoparticles capped bygraphite oxide nanosheets.J Phys Chem B.1999，103：1789-1793)；还有Wang ZM，Hoshinoo K，Shishibori K，Kanoh H and Ooi K.利用氧化石墨与光催化氧化物二氧化钛进行复合，利用氧化石墨片在煅烧时对二氧化钛进行包裹形成的孔状结构来提高一定的性能(Surfactant-mediated synthesis of a novel nanoporous carbon-silica composite.Chem，Mater，2003；15 2926-2935)。但是这些包覆、包裹也使得被包的颗粒不能有效的发挥其独自的性能，如催化性能，也没有充分利用剥层氧化石墨片的表面积，从而限制了氧化石墨复合物的进一步工业应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高催化性能和粒子的表面积的负载Cu2O微粒子的氧化石墨及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种负载Cu2O微粒子的氧化石墨，由以下步骤制备而得：
第一步，将氧化石墨在含有铜盐的乙醇中进行分散，形成混合液后，离心干燥；铜盐与氧化石墨的用量之比为1∶1～10∶1，其中铜盐和氧化石墨的用量以克计；
第二步，将第一步所得的产物分散到还原溶剂中，还原溶剂为一缩二乙二醇、乙二醇或丙三醇；
第三步，加热第二步的混合液，加入去离子水搅拌，加入水前的加热温度为135～145℃，加水后搅拌时间为10～30分钟，加水量与还原溶剂的用量之比为0.01∶1～0.1∶1，其中水和还原溶剂的用量以升计；
第四步，将第三步得到的混合液加热搅拌；
第五步，将第四步的混合液离心，洗涤干燥，得到负载Cu2O微粒子的氧化石墨。
一种负载Cu2O微粒子的氧化石墨的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将氧化石墨在含有铜盐的乙醇中进行分散，形成混合液后，离心干燥，铜盐与氧化石墨的用量之比为1∶1～10∶1，其中铜盐和氧化石墨的用量以克计；
第二步，将第一步所得的产物分散到还原溶剂中，还原溶剂为一缩二乙二醇、乙二醇或丙三醇；
第三步，加热第二步的混合液后，加入去离子水搅拌，加入水前的加热温度为135～145℃，加水后搅拌时间为10～30分钟，加水量与还原溶剂的用量之比为0.01∶1～0.1∶1，其中水和还原溶剂的用量以升计；
第四步，将第三步得到的混合液加热搅拌；
第五步，将第四步的混合液离心，洗涤干燥，得到负载Cu2O微粒子的氧化石墨。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)利用氧化石墨表面的氧基基团形成成核中心，以及氧化石墨片高的比表面积，通过原位还原作用使得粒子沉降在氧化石墨的片上，形成的复合物降低了Cu2O微粒子的团聚性，从而可以提高粒子的表面积；(2)应用本发明制备的复合物可以利用在催化反应、太阳能电池、污水处理等方面，具有较好应用前景和经济效益。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
附图是本发明负载Cu2O微粒子的氧化石墨制备方法的流程示意图。
具体实施方式
结合附图，本发明负载Cu2O微粒子的氧化石墨，由以下步骤制备而得：
第一步，将氧化石墨在含有铜盐的乙醇中进行分散，形成混合液后，离心干燥；铜盐与氧化石墨的用量之比为1∶1～10∶1，其中铜盐和氧化石墨的用量以克计；
第二步，将第一步所得的产物分散到还原溶剂中，还原溶剂为一缩二乙二醇、乙二醇或丙三醇；
第三步，加热第二步的混合液，加入去离子水搅拌，加入水前的加热温度为135～145℃，加水后搅拌时间为10～30分钟，加水量与还原溶剂的用量之比为0.01∶1～0.1∶1，其中水和还原溶剂的用量以升计；
第四步，将第三步得到的混合液加热搅拌；
第五步，将第四步的混合液离心，洗涤干燥，得到负载Cu2O微粒子的氧化石墨。
实施例1：本发明负载Cu2O微粒子的氧化石墨的制备方法，包括以下步骤：
第一步，氧化石墨的制备。将含有10g硝酸钠的460mL浓硫酸冷却到0～5℃，然后将20g的石墨加入到其中，然后慢慢加入高锰酸钾，使得体系温度不超过20℃，搅拌均匀后放入30～35℃的水浴中，搅拌一定的时间后慢慢加入4.6L的去离子水，使得体系温度不超过98℃，再搅拌10min。加入2.8L的去离子水，再加入50mL的双氧水。所得到的黄色悬浮液离心过滤，一直到滤液中没有硫酸根离子。将产物在60℃真空中烘干。
第二步，将50mg的氧化石墨分散到50mL含有0.05g乙酸铜的乙醇溶液中超声1～2小时，离心烘干。
第三步，将50mg第二步得到的产物超声分散到50mL的一缩二乙二醇中，超声0.5～1小时。
第四步，将第三步所得到的混合液加热到135℃后，加入5mL去离子水搅拌30分钟；
第五步，将第四步的混合液在160℃下搅拌6小时。
第六步，将第五步得到的混合液在空气中冷却到室温，离心，丙酮洗涤三次后，60℃烘干得到负载Cu2O的氧化石墨。
实施例2：本发明负载Cu2O微粒子的氧化石墨的制备方法，包括以下步骤：
第一步，同实施例1中的步骤一；
第二步，将50mg的氧化石墨分散到50mL含有0.1g乙酸铜的乙醇溶液中超声1～2小时，离心烘干；
第三步，将50mg第二步得到的产物超声分散到50mL的乙二醇中，超声0.5～1小时；
第四步，将第三步所得到的混合液加热到140℃后加入2.5mL去离子水搅拌20分钟；
第五步，将第四步的混合液在180℃下搅拌2小时；
第六步，同实施例1中的步骤六。
实施例3：本发明负载Cu2O微粒子的氧化石墨的制备方法，包括以下步骤：
第一步，同实施例1中的步骤一；
第二步，将50mg的氧化石墨分散到50mL含有0.5g硝酸铜的乙醇溶液中超声1～2小时，离心烘干；
第三步，将50mg第二步得到的产物超声分散到50mL的丙三醇中，超声0.5～1小时；
第四步，将第三步所得到的混合液加热到145℃后加入0.5mL去离子水搅拌10分钟；
第五步，将第四步的混合液在200℃下搅拌1小时；
第六步，同实施例1中的步骤六。
Claims (4)
1.一种负载Cu2O微粒子的氧化石墨，其特征在于由以下步骤制备而得：
第一步，将氧化石墨在含有铜盐的乙醇中进行分散，形成混合液后，离心干燥；铜盐与氧化石墨的用量之比为1∶1～10∶1，其中铜盐和氧化石墨的用量以克计；
第二步，将第一步所得的产物分散到还原溶剂中，还原溶剂为一缩二乙二醇、乙二醇或丙三醇；
第三步，加热第二步的混合液，加入去离子水搅拌，加入水前的加热温度为135～145℃，加水后搅拌时间为10～30分钟，加水量与还原溶剂的用量之比为0.01∶1～0.1∶1，其中水和还原溶剂的用量以升计；
第四步，将第三步得到的混合液加热搅拌；
第五步，将第四步的混合液离心，洗涤干燥，得到负载Cu2O微粒子的氧化石墨。
2.一种负载Cu2O微粒子的氧化石墨的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将氧化石墨在含有铜盐的乙醇中进行分散，形成混合液后，离心干燥，铜盐与氧化石墨的用量之比为1∶1～10∶1，其中铜盐和氧化石墨的用量以克计；
第二步，将第一步所得的产物分散到还原溶剂中，还原溶剂为一缩二乙二醇、乙二醇或丙三醇；
第三步，加热第二步的混合液后，加入去离子水搅拌，加入水前的加热温度为135～145℃，加水后搅拌时间为10～30分钟，加水量与还原溶剂的用量之比为0.01∶1～0.1∶1，其中水和还原溶剂的用量以升计；
第四步，将第三步得到的混合液加热搅拌；
第五步，将第四步的混合液离心，洗涤干燥，得到负载Cu2O微粒子的氧化石墨。
3.根据权利要求2所述的负载Cu2O微粒子的氧化石墨的制备方法，其特征在于：铜盐为乙酸铜或硝酸铜。
4.根据权利要求2所述的负载Cu2O微粒子的氧化石墨的制备方法，其特征在于：第四步的加热温度为160～200℃，搅拌时间是1～6小时。
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