CN103331452A - 一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法 - Google Patents

一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103331452A
CN103331452A CN2013102614003A CN201310261400A CN103331452A CN 103331452 A CN103331452 A CN 103331452A CN 2013102614003 A CN2013102614003 A CN 2013102614003A CN 201310261400 A CN201310261400 A CN 201310261400A CN 103331452 A CN103331452 A CN 103331452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
carbon
hollow sphere
hollow ball
nanometers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013102614003A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103331452B (zh
Inventor
秦明礼
贾宝瑞
曲选辉
张自利
储爱民
章林
曹知勤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201310261400.3A priority Critical patent/CN103331452B/zh
Publication of CN103331452A publication Critical patent/CN103331452A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103331452B publication Critical patent/CN103331452B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法，属于复合粉末制备技术领域。该材料为由水热碳和铜纳米粒子组成的空心球，空心球的球壁基体为水热碳，铜纳米粒子镶嵌在水热碳中。空心球的尺寸在40纳米到50微米之间，铜纳米粒子尺寸在1纳米到30纳米之间，壁厚在5纳米到200纳米之间。制备上是以铜盐、碳源为原料，以三辛胺为添加剂；铜盐和碳源的摩尔比例为0.01-5，三辛胺与碳源摩尔比例为0.05-10。将混合液体放入水热反应釜，于70-250℃温度下保温0.5-60小时；取出反应釜，冷却至室温，倒出沉淀，用蒸馏水和乙醇清洗后得到铜/碳复合空心球粉末。本发明优点在于工艺简单，省去了硬模板法中的模板去除工序，原料为环保的可再生碳源。

Description

一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合粉末制备技术领域，具体涉及一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法。
背景技术
纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构建和营造的一种新体系，它包括一维的、二维的、三维的体系，包括纳米微粒稳定的团簇和人造超原子、纳米管、纳米棒、纳米丝及纳米尺寸的孔洞等。纳米结构体系由于既有纳米微粒的特性，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，已成为近年来物理、化学、材料等领域的研究热点之一。
空心球作为一种新的纳米结构，其应用范畴包括医学、制药学、材料科学、染料工业等众多领域，还可作为轻质结构材料、隔热、隔声和电绝缘材料、颜料等。例如，具有光电性质的CdS纳米空心球，可以制作光电器件和太阳能电池。再如，SiO2纳米空心球可用于药物传输和缓释等生物医学领域。TiO2纳米空心球对染料及污染物具有光催化活性。SnO2和WO3纳米空心球具有气敏性质，ZrO2空心球形陶瓷材料具有抗热震和抗腐蚀性质等，都有所报道。另外，碳空心球由于高比表面积，高结构稳定性，已经被用于催化剂载体，燃料电池，气体存储和分离，锂电池等领域。发展新型的空心球结构纳米材料，具有重要的理论和应用价值。
传统碳基空心球的制备方法为硬模板法，该方法需要首先制备出合适的硬模板，如硅石球，高分子球等，然后将有机碳源包覆于硬模板上，最后通过酸洗或者焙烧等工序除去模板，得到空心球。这种方法的缺点在于工艺复杂，碳源通常为不可再生的有机物，模板去除工序可能损害材料本身。
发明内容
本发明目的是用可再生碳源替代不可再生的有机碳源，简化空心球颗粒的生产工艺。
一种铜/碳复合空心球颗粒材料，该颗粒材料的结构特征在于：
a、材料由水热碳和铜纳米粒子组成。
b、材料为空心球，空心球的球壁基体为水热碳，铜纳米粒子镶嵌在水热碳中。
c、空心球的尺寸在40纳米到50微米之间，铜纳米粒子尺寸在1纳米到30纳米之间，壁厚在5纳米到200纳米之间。
本发明同时提供一种制备上述复合粉末材料的新方法，该方法成本低，生产周期短，纯度较高、环境友好。该方法第一次将水热碳化法与乳液法结合起来制备铜/碳复合空心球材料。其制备方法包括如下步骤：
a、以原料铜盐、碳源为原料，以三辛胺为添加剂。铜盐，包括硝酸铜、氯化铜、硫酸铜；碳源包括葡萄糖、柠檬酸、麦芽糖、抗坏血酸、可溶性淀粉。
b、将铜盐和碳源分别溶于蒸馏水中，然后混合，混合后铜盐和碳源的摩尔比例为0.01-5；
c、向混合溶液中加入三辛胺，加入三辛胺，三辛胺与碳源摩尔比例为0.05-10，振荡至均匀；
d、将混合液体放入水热反应釜，于70-250℃温度下保温0.5-60小时；
e、取出反应釜，冷却至室温后，打开容器，倒出沉淀，用蒸馏水和乙醇清洗后得到铜/碳复合空心球粉末。
本发明优点在于工艺简单，省去了硬模板法中的模板去除工序，原料为环保的可再生碳源，得到的新型铜/碳复合空心球颗粒材料未见报道。
附图说明
图1为本发明中铜/碳复合空心球颗粒材料的透射电镜照片。
具体实施方式
实施例1：
将0.05克氯化铜和0.7克葡萄糖按照各自溶于20毫升蒸馏水中，搅拌至完全溶解，然后将上述两种溶液混合，加入0.1克三辛胺，常温下超声振荡15分钟，将振荡后的混合液体放入50毫升聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热罐中，拧紧盖子后，将水热罐放入175℃烘箱中，保温12小时后，将水热罐取出烘箱，置于空气中冷却至室温，然后将水热罐子打开，倒出里面的混合物，在4000转/分钟的离心机中离心，得到沉淀，然后用水和乙醇反复清洗，得到铜/碳复合空心球颗粒。
实施例2：
将0.4克硝酸铜和0.35克可溶性淀粉按照各自溶于20毫升蒸馏水中，搅拌至完全溶解，然后将上述两种溶液混合，加入0.8克三辛胺，常温下超声振荡15分钟，将振荡后的混合液体放入50毫升聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热罐中，拧紧盖子后，将水热罐放入120℃烘箱中，保温6小时后，将水热罐取出烘箱，置于空气中冷却至室温，然后将水热罐子打开，倒出里面的混合物，在4000转/分钟的离心机中离心，得到沉淀，然后用水和乙醇反复清洗，得到铜/碳复合空心球颗粒。
实施例3：
将0.1克硫酸铜和0.65克抗坏血酸按照各自溶于20毫升蒸馏水中，搅拌至完全溶解，然后将上述两种溶液混合，加入0.2克三辛胺，常温下超声振荡15分钟，将振荡后的混合液体放入50毫升聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热罐中，拧紧盖子后，将水热罐放入200℃烘箱中，保温9小时后，将水热罐取出烘箱，置于空气中冷却至室温，然后将水热罐子打开，倒出里面的混合物，在4000转/分钟的离心机中离心，得到沉淀，然后用水和乙醇反复清洗，得到铜/碳复合空心球颗粒。
实施例4：
将0.15克氯化铜和0.25克麦芽糖按照各自溶于20毫升蒸馏水中，搅拌至完全溶解，然后将上述两种溶液混合，加入0.1克三辛胺，常温下超声振荡15分钟，将振荡后的混合液体放入50毫升聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热罐中，拧紧盖子后，将水热罐放入70℃烘箱中，保温12小时后，将水热罐取出烘箱，置于空气中冷却至室温，然后将水热罐子打开，倒出里面的混合物，在4000转/分钟的离心机中离心，得到沉淀，然后用水和乙醇反复清洗，得到铜/碳复合空心球颗粒。
实施例5：
将0.03克硝酸铜和1克可溶性淀粉按照各自溶于20毫升蒸馏水中，搅拌至完全溶解，然后将上述两种溶液混合，加入0.1克三辛胺，常温下超声振荡15分钟，将振荡后的混合液体放入50毫升聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热罐中，拧紧盖子后，将水热罐放入175℃烘箱中，保温12小时后，将水热罐取出烘箱，置于空气中冷却至室温，然后将水热罐子打开，倒出里面的混合物，在4000转/分钟的离心机中离心，得到沉淀，然后用水和乙醇反复清洗，得到铜/碳复合空心球颗粒。

Claims (2)

1.一种铜/碳复合空心球颗粒材料，其特征在于：
a、材料由水热碳和铜纳米粒子组成；
b、材料为空心球，空心球的球壁基体为水热碳，铜纳米粒子镶嵌在水热碳中；
c、空心球的尺寸在40纳米到50微米之间，铜纳米粒子尺寸在1纳米到30纳米之间，壁厚在5纳米到200纳米之间。
2.根据权利要求1所述铜/碳复合空心球颗粒材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、以原料铜盐、碳源为原料，以三辛胺为添加剂；铜盐，包括硝酸铜、氯化铜、硫酸铜；碳源包括葡萄糖、柠檬酸、麦芽糖、抗坏血酸、可溶性淀粉；
b、将铜盐和碳源分别溶于蒸馏水中，然后混合，混合后铜盐和碳源的摩尔比例为0.01-5；
c、向混合溶液中加入三辛胺，三辛胺与碳源摩尔比例为0.05-10，振荡至均匀；
d、将混合液体放入水热反应釜，于70-250℃温度下保温0.5-60小时；
e、取出反应釜，冷却至室温后，打开容器，倒出沉淀，用蒸馏水和乙醇清洗后得到铜/碳复合空心球粉末。
CN201310261400.3A 2013-06-27 2013-06-27 一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法 Active CN103331452B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310261400.3A CN103331452B (zh) 2013-06-27 2013-06-27 一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310261400.3A CN103331452B (zh) 2013-06-27 2013-06-27 一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103331452A true CN103331452A (zh) 2013-10-02
CN103331452B CN103331452B (zh) 2015-04-08

Family

ID=49239693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310261400.3A Active CN103331452B (zh) 2013-06-27 2013-06-27 一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103331452B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103862062A (zh) * 2014-04-11 2014-06-18 南京大学 铜纳米粒子均匀掺杂亚微米碳球复合材料及其一步合成方法
CN104857902A (zh) * 2015-04-13 2015-08-26 南京理工大学 一种银/碳复合空心纳米球的制备方法
CN105185358A (zh) * 2015-06-25 2015-12-23 张辉 一种软体吹管乐器
CN109702219A (zh) * 2019-01-02 2019-05-03 北京科技大学 一种硼砂辅助制备空心结构颗粒的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040066335A (ko) * 2003-01-17 2004-07-27 주식회사 엘지생활건강 다중 기공구조를 가지는 소취용 첨착 카본 나노볼
CN101323444A (zh) * 2007-06-15 2008-12-17 中国科学院化学研究所 碳或碳复合中空球及其制备方法
US20120001354A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Gm Global Technology Operations, Inc. Making nanostructured porous hollow spheres with tunable structure
CN102464304A (zh) * 2010-11-12 2012-05-23 中国科学院过程工程研究所 多壳层金属氧化物空心球及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040066335A (ko) * 2003-01-17 2004-07-27 주식회사 엘지생활건강 다중 기공구조를 가지는 소취용 첨착 카본 나노볼
CN101323444A (zh) * 2007-06-15 2008-12-17 中国科学院化学研究所 碳或碳复合中空球及其制备方法
US20120001354A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Gm Global Technology Operations, Inc. Making nanostructured porous hollow spheres with tunable structure
CN102464304A (zh) * 2010-11-12 2012-05-23 中国科学院过程工程研究所 多壳层金属氧化物空心球及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邓文雅等: ""氧化锌空心球的制备及光致发光特征"", 《功能材料》, vol. 38, no. 9, 30 September 2007 (2007-09-30), pages 1559 - 1562 *
靳秀芝等: ""尺寸可控空心碳球的水热合成"", 《稀有金属材料与工程》, vol. 40, no. 1, 30 June 2011 (2011-06-30), pages 101 - 103 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103862062A (zh) * 2014-04-11 2014-06-18 南京大学 铜纳米粒子均匀掺杂亚微米碳球复合材料及其一步合成方法
CN104857902A (zh) * 2015-04-13 2015-08-26 南京理工大学 一种银/碳复合空心纳米球的制备方法
CN104857902B (zh) * 2015-04-13 2017-06-27 南京理工大学 一种银/碳复合空心纳米球的制备方法
CN105185358A (zh) * 2015-06-25 2015-12-23 张辉 一种软体吹管乐器
CN105185358B (zh) * 2015-06-25 2018-12-04 沈阳师范大学 一种软体吹管乐器
CN109702219A (zh) * 2019-01-02 2019-05-03 北京科技大学 一种硼砂辅助制备空心结构颗粒的方法
CN109702219B (zh) * 2019-01-02 2020-07-10 北京科技大学 一种硼砂辅助制备空心结构颗粒的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103331452B (zh) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Siwińska-Stefańska et al. TiO2-ZnO binary oxide systems: Comprehensive characterization and tests of photocatalytic activity
Zhang et al. Titanium dioxide (TiO2) mesocrystals: Synthesis, growth mechanisms and photocatalytic properties
Zhou et al. Controllable synthesis of three-dimensional well-defined BiVO4 mesocrystals via a facile additive-free aqueous strategy
Song et al. Facile synthesis and hierarchical assembly of hollow nickel oxide architectures bearing enhanced photocatalytic properties
Li et al. Template-free synthesis and photocatalytic properties of novel Fe2O3 hollow spheres
Liu et al. Mesoscale organization of CuO nanoribbons: formation of “dandelions”
Titirici et al. A generalized synthesis of metal oxide hollow spheres using a hydrothermal approach
Li et al. Large-scale fabrication of TiO2 hierarchical hollow spheres
Schenk et al. Virus-directed formation of electrocatalytically active nanoparticle-based Co 3 O 4 tubes
CN105289433B (zh) 一种规模化制备过渡金属氧化物多孔微球的方法
CN103537237B (zh) 一种Fe3O4@C@PAM核壳磁性纳米材料的制备方法
Wang et al. Synthesis of single-crystalline hollow octahedral NiO
CN104148047B (zh) 一种碳掺杂氧化锌基可见光催化剂的宏量制备方法
Wang et al. New developments in material preparation using a combination of ionic liquids and microwave irradiation
Ansari et al. Critical aspects of various techniques for synthesizing metal oxides and fabricating their composite-based supercapacitor electrodes: a review
CN102557021B (zh) 基于氧化石墨烯自催化的纳米复合材料的制备方法
CN104071824B (zh) 一种表面粗糙、形貌可控的氧化亚铜纳米晶体的制备方法
CN103331452B (zh) 一种铜/碳复合空心球颗粒材料及其制备方法
Mogilevsky et al. Layered nanostructures of delaminated anatase: nanosheets and nanotubes
An et al. Facile template-free synthesis and characterization of elliptic α-Fe2O3 superstructures
CN102041553A (zh) 一种晶态的β-MnOOH纳米线的制备方法及用途
CN102874823A (zh) 以花粉粒为生物模板制备形状均一的二氧化硅中空微球
CN104817106A (zh) TiO2空心结构亚微米球的溶剂热合成方法
CN103706350A (zh) 一种In2O3/ZnO异质结构纳米管及其制备方法与应用
Liu et al. Controllable growth of “multi-level tower” ZnO for biodiesel production

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant