CN101671010B - 氧化铜前体还原法制备负载型和非负载型Cu3P - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种利用次磷酸钠和氧化铜混合前体热分解来制备Cu3P的新方法。该方法采用硝酸铜焙烧后得到氧化铜，将氧化铜浸渍次磷酸钠溶液后得到混合前体。通过在静态的氮气保护气氛中对混合前体进行简单的热处理来合成负载型和非负载型Cu3P。本发明的特点在于所采用的原料安全、成本低，Cu3P制备温度低、生产周期短，制备过程中不需要使用流动的氮气。由于Cu3P比石墨有着更好的循环性能和可逆性能，所以在锂离子电池中可以作为潜在的阴极电极材料。
Description
技术领域
本发明提出一种利用次磷酸钠和氧化铜混合前体热分解来制备Cu3P的新方法。该方法采用硝酸铜焙烧后得到氧化铜，将氧化铜浸渍次磷酸钠溶液后得到混合前体。通过在静态的氮气保护气氛中对混合前体进行简单的热处理来合成负载型和非负载型Cu3P。本发明的特点在于所采用的原料安全、成本低，Cu3P制备温度低、生产周期短，制备过程中不需要使用流动的氮气。
背景技术
Cu3P主要用于烧结铁基粉末、不锈钢粉末、高速钢粉末冶金。它可以降低烧结温度，提高密度和强度。最近的研究表明，由于Cu3P比石墨有着更好的循环性能和可逆性能，所以在锂离子电池中可以作为潜在的阴极电极材料。
Cu3P的生产方法主要有：磷化氢或白磷与硫酸铜在溶液中的反应；高温条件下的固相合成；白磷或红磷做磷源的溶剂热法。PH3、白磷或黄磷等危险药品的使用，或者很高的合成温度都使得Cu3P的广泛应用成为一个难题。上述的几种方法都不能制备负载型的Cu3P，所以也限制了其在催化方面的应用。
本发明中提到的利用次磷酸钠和氧化铜混合前体热分解来制备Cu3P的新方法解决了以上的难题。此方法所采用的原料安全、成本低，Cu3P制备温度低、生产周期短，制备过程中不需要使用流动的氮气。通过湿法浸渍便可制备负载型Cu3P。
发明内容
本发明提出一种利用次磷酸钠和氧化铜混合前体热分解来制备Cu3P的新方法。该方法采用硝酸铜焙烧后得到氧化铜，将氧化铜浸渍次磷酸钠溶液后得到混合前体。通过在静态的氮气保护气氛中对混合前体进行简单的热处理来合成负载型和非负载型Cu3P。
本发明的特点在于所采用的原料安全、成本低，Cu3P制备温度低、生产周期短，制备过程中不需要使用流动的氮气。
Cu3P合成步骤如下：
称取一定量的硝酸铜在空气气氛中500℃焙烧2小时即可得到氧化铜。在室温搅拌状态下，按照化学计量关系，首先将次磷酸钠溶于去离子水中，搅拌溶解后加入所需量的氧化铜，充分搅拌1小时后将所得溶液在一定温度下烘干。然后将烘干后的前体粉末研磨后装入反应器内，在静态的氮气保护气氛中将前体在一定温度下热处理二十分钟以上。最后将所得产物水洗，酸洗后烘干即得到所需的Cu3P。负载型Cu3P的制备需要两步浸渍来实现，第一步浸渍是将载体浸渍硝酸铜溶液后烘干，然后在空气气氛中500℃焙烧2小时得到负载型氧化铜，其余步骤与非负载型Cu3P的制备步骤相同。
合成步骤中所述的化学计量关系CuO∶NaH2PO2的摩尔比在1∶4.5～1∶5范围内；所述的硝酸铜是分析纯硝酸铜；次磷酸钠是分析纯次磷酸钠；前体溶液的烘干温度为40～80℃；前体热处理温度为300～400℃。
附图说明
附图1是所合成的非负载型Cu3P样品A的X射线粉末衍射图。
附图2是所合成的负载型Cu3P/MCM-41样品B的X射线粉末衍射图。
附图3是所合成的负载型Cu3P/MCM-41样品C的X射线粉末衍射图。
具体实施方式
本发明可通过实施例详细说明，但它们不是对本发明做任何限制。在这些实施例中，XRD谱图由日本理学D/MAX-2500型X-射线衍射仪测定，管压40kV，管流100mA，扫描速度8°/min。
这些实施例说明了Cu3P和Cu3P/MCM-41的合成过程。
实施例1
首先在室温搅拌状态下将10.71g的NaH2PO2.H2O加入到27mL去离子水中，溶解10min之后加入1.59g的CuO，搅拌1h后将所得的溶液放入培养皿内40℃烘干。将烘干后的前体粉末装入反应器内，在静态的氮气保护气氛中300℃热处理20min。然后将所得产物水洗、酸洗后烘干，所得样品被命名为A，A具有附图1的特征。
实施例2
首先在室温搅拌状态下将2.43g的硝酸铜加入到13mL去离子水中，溶解10min之后加入2.12g的MCM-41分子筛。继续搅拌1小时后，将所得的溶液放入培养皿内100℃烘干。将烘干后的前体粉末放入马弗炉内，在空气气氛中500℃焙烧2小时得到负载型氧化铜(CuO/MCM-41)。在室温搅拌状态下将4.82g的NaH2PO2.H2O加入到13mL去离子水中，溶解10min之后加入负载型氧化铜(CuO/MCM-41)。继续搅拌1小时后，将所得的溶液放入培养皿内80℃烘干。将烘干后的前体粉末装入反应器内，在静态的氮气保护气氛中400℃热处理20min。然后将所得产物水洗、酸洗后烘干，所得样品被命名为B，B具有附图2的特征。
实施例3
制备过程与样品B的制备过程相同，只改变NaH2PO2.H2O的量为5.35g，其它条件不变。所得样品被命名为C，C具有附图3的特征。
Claims (4)
1.一种Cu3P的合成方法；其特征在于包括以下步骤：(1)首先将硝酸铜在500℃空气气氛中焙烧2小时得到氧化铜；在室温搅拌状态下，按照化学计量关系将次磷酸钠溶解到去离子水中，之后将氧化铜加入到溶液中浸渍1小时后将所得溶液在一定温度下烘干得到前体；然后将前体粉末装入反应器内，在静态的氮气保护气氛中热处理二十分钟以上；将所得产物用去离子水洗涤后烘干即得到磷化铜；(2)负载型磷化铜的制备过程需要两步浸渍来实现，首先将载体浸渍硝酸铜溶液，烘干后在500℃空气气氛中焙烧2小时得到负载型氧化铜；然后将负载型氧化铜浸渍次磷酸钠溶液后烘干得到前体；其余步骤与非负载型磷化铜的制备步骤相同；所述的化学计量关系为CuO∶NaH2PO2的摩尔比在1∶4.5～1∶5范围内；所述的前体粉末热处理温度为300～400℃。
2.根据权利要求1所述的Cu3P的合成方法，其特征在于所述的硝酸铜是分析纯硝酸铜。
3.根据权利要求1所述的Cu3P的合成方法，其特征在于所述的次磷酸钠是分析纯次磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的Cu3P的合成方法，其特征在于溶液的烘干温度为40～80℃。
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