CN108922354A - 一种石墨烯还原氧化铜的实验方法 - Google Patents

一种石墨烯还原氧化铜的实验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108922354A
CN108922354A CN201810732934.2A CN201810732934A CN108922354A CN 108922354 A CN108922354 A CN 108922354A CN 201810732934 A CN201810732934 A CN 201810732934A CN 108922354 A CN108922354 A CN 108922354A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
copper oxide
oxide
experiment
reductive
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
CN201810732934.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108922354B (zh
Inventor
曹宝月
程锦怡
任有良
于艳
徐珊
郭家林
周春生
张国春
王书民
苗帅
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.)
Shangluo University
Original Assignee
Shangluo University
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 Shangluo University filed Critical Shangluo University
Priority to CN201810732934.2A priority Critical patent/CN108922354B/zh
Publication of CN108922354A publication Critical patent/CN108922354A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108922354B publication Critical patent/CN108922354B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/24—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for chemistry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯还原氧化铜的实验方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯和氧化铜放到烘箱中一定温度下烘干；(2)待冷却至室温后，称取一定比例的石墨烯氧化铜，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后加热，观察实验现象，记录实验结果。本发明能够显著改善木炭还原氧化铜实验的特征现象。能够显著提高木炭还原氧化铜演示实验的成功几率。本发明应用到中学化学实验教学中，能够培养学生兴趣，提高学生创新思维的培养。

Description

一种石墨烯还原氧化铜的实验方法
技术领域
本发明属于化学实验技术领域，涉及一种石墨烯还原氧化铜的实验方法。
背景技术
“碳粉还原氧化铜”实验是人教版九年级化学教材上的典型实验，也是化学师范专业必须课化学教学论实验中的典型实验。该实验成功的标志是： ( 1) 出现红热现象；(2) 澄清的石灰水变浑浊；(3) 反应后的固体生成物是光亮红色金属颗粒或者是红色铜珠。然而，木炭还原氧化铜的实验是公认的难做实验，失败的案例很多。失败的主要原因是需要较高的温度、固体之间的反应接触面积小、木炭的活性不够等原因。采用木炭为原料，由于其比表面积较小，反应活性不高，和氧化铜接触程度不够高，从而导致反应时间长而且实验想象不够明显，达不到演示实验预期的目的。
大量研究报道了从不同角度出发，改进木炭还原氧化铜实验，主要可概括为以下四个方面：( 1) 改进反应物的种类 ( 2 ) 调变反应物之间的质量比 ( 3) 改进加热装置，改变实验温度；(4) 改变实验装置。实验结果表明，改进反应物的结构、微观尺寸等均能够改善实验结果。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的二维碳纳米材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性、大比表面积和高反应活性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，获得2010年诺贝尔物理学奖。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中木炭还原氧化铜实验成功率低的技术问题，提供一种石墨烯还原氧化铜的实验方法，增大碳单质的活性，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的二维碳纳米材料，具有大比表面积和高反应活性等优良特性而备受关注。首次提出使用石墨烯作为原材料代替活性炭改进实验，收到了理想的效果。
其具体技术方案为：
一种石墨烯还原氧化铜的实验方法，包括以下步骤：
(1) 将石墨烯和氧化铜放到烘箱中一定温度下烘干；
(2) 待冷却至室温后，称取一定比例的石墨烯氧化铜，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后加热，观察实验现象，记录实验结果；
其中，步骤（1）所述烘干的温度为60-200 oC，烘干时间为30-100 min，步骤（2）所述石墨烯和氧化铜反应物的比例为石墨烯：氧化铜为1:5-1:15。
进一步，步骤（2）所述加热装置是酒精喷灯，或者大火酒精灯装置。
进一步，所述石墨烯为石墨烯、氧化石墨烯、表面亲水改性氧化石墨烯、三维网络氧化石墨烯中任意之一。
进一步，所述氧化铜为普通氧化铜、纳米颗粒氧化铜中任意之一。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明能够显著改善木炭还原氧化铜实验的特征现象。
（2）本发明能够显著提高木炭还原氧化铜演示实验的成功几率。
（3）本发明应用到中学化学实验教学中，能够培养学生兴趣，提高学生创新思维的培养。
附图说明
图1是实施例1中的铜珠；
图2是实施例2中的铜珠；
图3是实施例3中的铜珠；
图4是实施例4中的铜珠；
图5是实施例5中的铜珠；
图6是实施例6中的铜珠；
图7是实施例7中的铜珠；
图8是实施例8中的铜珠。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
如图1-图8所示。
实施例1
(1) 将石墨烯和微米氧化铜放到烘箱中60 oC温度下烘干 30 min;
(2) 待冷却至室温后，称取1.0 g石墨烯和10.0 g微米氧化铜，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用酒精喷灯加热，反应50 s澄清石灰水开始变浑浊，试管内绝大部分红热有火星，生成红色铜珠。
实施例2
(1) 将石墨烯和微米氧化铜放到烘箱中80 oC温度下烘干 40 min;
(2) 待冷却至室温后，按照石墨烯和微米氧化铜质量比为1:15，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用大火酒精灯加热，反应168 s澄清石灰水开始变浑浊，试管内小部分红热有火星，试管内紫黑色、带有黑色粉末粉末中略带有暗黄无光泽小铜粒。
实施例3
(1) 将氧化石墨烯和纳米氧化铜放到烘箱中80 oC温度下烘干 60 min;
(2) 待冷却至室温后，按照石墨烯和微米氧化铜质量比为1:10.5，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用酒精喷灯加热，反应23 s澄清石灰水开始变浑浊，试管完全红热有火星，生成红色光亮铜珠。
实施例4
(1) 将氧化石墨烯和微米氧化铜放到烘箱中200 oC温度下烘干 100 min（得到三维网络氧化石墨烯）;
(2) 待冷却至室温后，按照石墨烯和微米氧化铜质量比为1:10.5，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用酒精喷灯加热，反应195 s澄清石灰水开始变浑浊，试管少部分红热有火星，基本没有铜珠生成。
实施例5
(1) 将氧化石墨烯和纳米氧化铜放到烘箱中70 oC温度下烘干 90 min;
(2) 待冷却至室温后，按照石墨烯和微米氧化铜质量比为1:6.6，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用大火酒精灯加热，反应47 s澄清石灰水开始变浑浊，试管完全红热有火星，有铜珠产生，石墨烯剩余。
实施例6
(1) 将表面亲水改性氧化石墨烯和纳米氧化铜放到烘箱中70 oC温度下烘干 90 min;
(2) 待冷却至室温后，按照石墨烯和微米氧化铜质量比为1:10.5，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用大火酒精灯加热，反应39 s澄清石灰水开始变浑浊，试管完全红热有火星，有铜珠产生。
实施例7
(1) 将表面亲水改性氧化石墨烯和纳米氧化铜放到烘箱中70 oC温度下烘干 90 min;
(2) 待冷却至室温后，按照石墨烯和纳米氧化铜质量比为1:10.7，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用酒精喷灯加热，反应43 s澄清石灰水开始变浑浊，试管完全红热有火星，有铜珠产生。
实施例8
(1) 将表面亲水改性氧化石墨烯和氧化铜放到烘箱中70 oC温度下烘干 90 min;
(2) 待冷却至室温后，按照石墨烯和纳米氧化铜质量比为1:10.1，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后用酒精喷灯加热，反应56 s澄清石灰水开始变浑浊，试管大部分红热有火星，有铜珠产生。
本发明首次提出使用高反应活性和大比表面积的石墨烯作为原材料代替活性炭改进实验，以期达到理想实验效果，同时将石墨烯材料引入中学实验、可促进学生创新意识和创新思维的培养。提出用石墨烯取代木炭开展氧化铜还原实验具有广泛的意义。同时，采用石墨烯作为反应物时，由于其具有比表面积大、吸附能力强、反应活性高和选择性强等特点，能够显著改善反应活性。这些条件促使石墨烯能够代替木炭进行实验改进，提高实验的成功率并为学生高中学习胶体等内容打下基础，在一定程度上拓展了学生的知识面、提高了学生的创新能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种石墨烯还原氧化铜的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 将石墨烯和氧化铜放到烘箱中一定温度下烘干；
(2) 待冷却至室温后，称取一定比例的石墨烯氧化铜，研磨均匀后装入试管中，连接好反应装置后加热，观察实验现象，记录实验结果；
其中，步骤（1）所述烘干的温度为60-200 oC，烘干时间为30-100 min，步骤（2）所述石墨烯和氧化铜反应物的比例为石墨烯：氧化铜为1:5-1:15。
2.根据权利要求1所述的石墨烯还原氧化铜的实验方法，其特征在于，步骤（2）所述加热装置是酒精喷灯，或者大火酒精灯装置。
3.根据权利要求1所述的石墨烯还原氧化铜的实验方法，其特征在于，所述石墨烯为石墨烯、氧化石墨烯、表面亲水改性氧化石墨烯、三维网络氧化石墨烯中任意之一。
4.根据权利要求1所述的石墨烯还原氧化铜的实验方法，其特征在于，所述氧化铜为普通氧化铜、纳米颗粒氧化铜中任意之一。
CN201810732934.2A 2018-07-05 2018-07-05 一种石墨烯还原氧化铜的实验方法 Active CN108922354B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810732934.2A CN108922354B (zh) 2018-07-05 2018-07-05 一种石墨烯还原氧化铜的实验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810732934.2A CN108922354B (zh) 2018-07-05 2018-07-05 一种石墨烯还原氧化铜的实验方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108922354A true CN108922354A (zh) 2018-11-30
CN108922354B CN108922354B (zh) 2021-03-12

Family

ID=64424348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810732934.2A Active CN108922354B (zh) 2018-07-05 2018-07-05 一种石墨烯还原氧化铜的实验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108922354B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112071507A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 杭州梵云新材料科技有限公司 一种铜包覆多层石墨烯复合材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203338646U (zh) * 2013-06-28 2013-12-11 赵锋 一种简易还原氧化铜装置
CN203812480U (zh) * 2014-04-23 2014-09-03 刘成龙 一种碳还原氧化铜微型实验装置
CN106485993A (zh) * 2016-11-12 2017-03-08 罗相平 木炭还原氧化铜教学实验方法及其设备
CN206058722U (zh) * 2016-06-30 2017-03-29 高云腾 一种一氧化碳还原氧化铜实验的改进装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203338646U (zh) * 2013-06-28 2013-12-11 赵锋 一种简易还原氧化铜装置
CN203812480U (zh) * 2014-04-23 2014-09-03 刘成龙 一种碳还原氧化铜微型实验装置
CN206058722U (zh) * 2016-06-30 2017-03-29 高云腾 一种一氧化碳还原氧化铜实验的改进装置
CN106485993A (zh) * 2016-11-12 2017-03-08 罗相平 木炭还原氧化铜教学实验方法及其设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
哈尔滨师范大学: "碳和碳的化合物中考热点解读", 《数理化学习》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112071507A (zh) * 2020-09-08 2020-12-11 杭州梵云新材料科技有限公司 一种铜包覆多层石墨烯复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108922354B (zh) 2021-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Blood lead levels in children, China
Thomas-Keprta et al. Magnetofossils from ancient Mars: a robust biosignature in the Martian meteorite ALH84001
Yang et al. The fabrication of calcium alginate beads as a green sorbent for selective recovery of Cu (Ⅱ) from metal mixtures
CN101992303B (zh) 一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法
CN106238060B (zh) 一种石墨烯/镍复合材料的制备方法
Wilson et al. On the structure and topography of free-standing chemically modified graphene
CN108264037B (zh) 三维多孔氮掺杂石墨烯复材及氮掺杂石墨烯的制备方法
CN107161980A (zh) 一种具有氧化石墨烯褶皱形貌的碳纳米片的制备方法
CN106077622A (zh) 石墨烯包覆金属基复合粉末的气相沉积制备方法
CN108178147A (zh) 一种带正电稳定的石墨烯水分散液及其制备方法
CN106891017B (zh) 改性纳米零价铁及其制备方法和应用
CN108922354A (zh) 一种石墨烯还原氧化铜的实验方法
WO2009132911A3 (en) Hydrophobized silicon-iron mixed oxide
Wei et al. Hydrogen storage on Li-decorated B4N: a first-principle calculation insight
Gürel et al. Binding mechanisms of DNA/RNA nucleobases adsorbed on graphene under charging: first-principles van der Waals study
Gopiraman et al. Facile mechanochemical synthesis of nickel/graphene oxide nanocomposites with unique and tunable morphology: applications in heterogeneous catalysis and supercapacitors
CN101844762A (zh) 一种亲水性石墨烯的制备方法
Demming King of the elements?
Xu et al. Preparation and application of graphene–based materials for heavy metal removal in tobacco industry: a review
Ali et al. Improved dehydrogenation properties of LiAlH4 by addition of nanosized CoTiO3
Zhang et al. The synthesis of PbS NPs and biosorption of Pb (II) by shinella zoogloeoides PQ7 in aqueous conditions
Zhang et al. Water-soluble magnetic-graphene nanocomposites: Use as high-performance adsorbent for removal of dye pollutants
Chang et al. Magnetic Zr-Based Metal-Organic Frameworks: A Highly Efficient Au (III) Trapper for Gold Recycling
Heggie et al. LDF calculations of point defects in graphites and fullerenes
Ma et al. Oxidation degree dependent adsorption of ssDNA onto graphene-based surface

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant