CN113044874B - 一种液相法制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法，属于无机纳米材料制备的技术领域。制备过程包括：配置铜的前驱物，并与溴的前驱物按一定比例混合，均匀搅拌；加入还原剂抗坏血酸，搅拌均匀；加入氯铂酸恒温反应；离心清洗烘干，获得样品。在CuBr纳米颗粒的制备过程中：少量的氯铂酸引入可有效抑制CuBr纳米晶的熟化，从而达到小尺寸CuBr纳米颗粒的获得；反应温度的提升可降低动力学对成核速率的影响，实现产物尺寸的均一性；随着溴化钾浓度的增加，所得CuBr颗粒尺寸逐渐降低。本发明所提供的制备方法操作简单、产量较高，所得的CuBr纳米颗粒尺寸均匀，可控制在70‑100纳米之间。

Description

一种液相法制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法
技术领域
本发明属于无机纳米材料制备的技术领域，特别涉一种一种液相法制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法
背景技术
近些年来，随着化学工业产业的发展，大气中氨排放日益增加，作为有毒气，氨气是一种具有特殊气味，长期处于高于25ppm浓度氨气环境下会导致肾脏功能受损。因此对周围环境中氨气浓度进行及时检测尤为重要。目前，虽然大部分金属氧化物(如SnO2,WO3以及MoO3)被证实可用于低浓度氨气的检测，但基于此类环境的传感器往往需要高温下才能完成检测，不适合室温下使用。而可在室温下使用的过渡金属硫化物，聚合物等材料往往受限制于检测选择性差，响应速度慢等因素。在众多功能材料，CuBr由于低成本，室温下即可实现对氨气高选择性的特性等特点成为最具有潜力的开发对象[Güntner,A.T.,Wied,M.,Pineau,N.J.,&Pratsinis,S.E.(2020).Rapid and Selective NH3 Sensing by PorousCuBr.Advanced Science,7(7),1903390]。因此，获得成熟的CuBr制备技术手段具有重要的应用价值。目前，对于纳米材料的CuBr制备技术研究较少，常用的方法为：利用硫酸铜和溴化钾作为铜源和溴源，100摄氏度10小时液相葡萄糖为还原剂，得到颗粒CuBr(Acetonesensing behaviour of optical fifiber clad-modifified withγ-CuBrnanocrystals)。然而，该类方法所获得的CuBr尺寸大多为微米级别。因此，开发一种制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服背景技术存在的问题，提供一种制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法。选用易于大规模生产的液相法为合成手段，氯化铜和溴化钾为前驱物，抗坏血酸为还原剂。通过加入少量的氯铂酸，抑制大尺寸的生成CuBr纳米颗粒。通过改变溴化钾浓度，有效调CuBr纳米颗粒的直径。控整个制备步骤操作简易，反应温度不超过100摄氏度，所得CuBr纳米颗粒颗控制在70-100nm之间。
本发明采取的具体技术方案如下：
(1)以去离子水为溶剂，氯化铜为溶质，配制的氯化铜浓度为15毫摩尔/升；
(2)将溴化钾粉末加入到所配置的氯化铜溶液中。其中，混合后溴化钾与氯化铜溶液的摩尔比15：1至9：1，搅拌至均匀，得到混合液1；
(3)将1.0摩尔/升的抗坏血酸加到混合液1中，得到混合液2，所加的抗坏血酸与混合液1体积比为1:3；95-98摄氏度搅拌10-20分钟；
(4)将10毫摩尔/升的氯铂酸加到混合液2中，得到混合液3，所加的氯铂酸与混合液2体积比为1：10；95-98摄氏度恒温反应时间6小时；
(5)将所得产物分别用去离子水和乙醇清洗2次并，在40-60摄氏度的鼓风干燥箱内烘干烘干，得到纳米CuBr粉末。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现为：
1.反应易实现，绿色环保。本发明利用水浴法制备CuBr纳米颗粒，选用选择还原性较强的抗坏血酸为还原剂，产量高，反应快，相比较于气相沉积，该方法对环境产生的污染小。
2.CuBr纳米颗粒尺寸小，具有较高的均一性。本方法通过引入少量氯铂酸，加快CuBr纳米晶的快速成核，有效降低CuBr纳米颗粒的尺寸。
3.随着溴化钾浓度的增加，所得CuBr尺寸逐渐降低，可以实现CuBr纳米颗粒尺寸的改变。
附图说明
图1是实施例1所得样品X射线衍射图谱。
图2是实施例1所得样品的场发射扫描电镜图片。
图3是实施例2所得样品X射线衍射图谱。
图4是实施例2所得样品的场发射扫描电镜图片。
图5是实施例3所得样品X射线衍射图谱。
图6是实施例3所得样品的场发射扫描电镜图片。
图7是实施例4所得样品X射线衍射图谱。
图8是实施例4所得样品的场发射扫描电镜图片。
具体实施方式
现结合下列实施实例更加具体地描述本发明，如无特殊说明，所用试剂均为市售可获得的产品，无需进一步提纯使用。
实施例1：CuBr纳米颗(直径70-80纳米)
以氯化铜为溶质，去离子水为溶剂，配置37.5毫升，浓度为15毫摩尔/升的氯化铜溶液；加入1.004克溴化钾，搅拌10分钟；加入12.5毫升，浓度为1.0摩尔/升的抗坏血酸，95℃恒温水浴，搅拌10分钟；将5毫升，浓度为10毫摩尔/升的氯铂酸加入到在混合液中，95℃搅拌加热反应，反应时间为6小时；所得产物用离心机分离，先分散到去离子水中超声后二次离心，分散到乙醇中超声，再次离心，重复两次，之后在鼓风干燥箱内烘干，在40摄氏度烘干12小时，最终得到CuBr纳米颗粒状化合物。
为了研究所得样品的成分，首先，我们对样品进行了X光射线衍射测试。从图1可以看出，所得产物的衍射峰位与CuBr的标准粉末衍射标准卡片(JCPDS卡片)的77-1997号相吻合，表明产物为立方相结构的CuBr。41o左右出现半峰宽较大的衍射峰，经比对，该峰位对应CuPt合金的(111)面的特征峰。由此证明CuBr中还有微量的CuPt合金。微量的CuPt合金的产生是由氯铂酸与氯化铜共还原得到，该合金可由酸化处理实现进一步提纯。
为了研究CuBr的尺寸和形貌，我们对样品进行了场发射扫描电镜测试。如图2，实施例1所得CuBr呈颗粒状，其直径为70-80纳米左右。由图3的测试可得，所得CuBr纳米颗粒具有良好的分散性和均匀性。
实施例2：CuBr纳米颗2(直径80-100纳米)
以氯化铜为溶质，去离子水为溶剂，配置37.5毫升，浓度为15毫摩尔/升的氯化铜溶液；加入0.602克溴化钾，搅拌10分钟；加入12.5毫升，浓度为1.0摩尔/升的抗坏血酸，98℃恒温水浴，搅拌20分钟；将5毫升，浓度为10毫摩尔/升的氯铂酸加入到在混合液中，搅拌98℃加热反应，反应时间为6小时；所得产物用离心机分离，先分散到去离子水中超声后二次离心，分散到乙醇中超声，再次离心，重复两次，之后在鼓风干燥箱内烘干，烘干温度在60摄氏度，最终得到CuBr纳米颗粒状化合物。
从图4可看出，实施例2所得产物为CuBr。从图5可以看出，所得CuBr形状为直径80-100纳米颗粒，具有较高产率。
由此可得：随着溴化钾浓度的增加，所得CuBr尺寸逐渐降低。这是由于过多的溴离子会加快CuBr反应成核速率，减少CuBr纳米晶的熟化时间，使得所得纳米颗粒尺寸减小；反之，溴例子浓度降低，CuBr成核速率表慢，熟化时间延长，纳米颗粒尺寸增大。
实施例3：CuBr纳米颗粒3(温度的对纳米颗粒大小影响的研究)
以氯化铜为溶质，去离子水为溶剂，配置浓度为15毫摩尔/升的37.5毫升氯化铜溶液。加入1.004克溴化钾，搅拌20分钟；加入12.5毫升，浓度为1.0摩尔/升的抗坏血酸，搅拌20分钟。将5毫升，浓度为10毫摩尔/升的氯铂酸加入到在混合液中，室温下搅拌反应6小时。所得产物用离心机分离，先分散到去离子水中超声后二次离心，分散到乙醇中超声，再次离心，重复多次后在鼓风干燥箱内烘干，烘干温度在40摄氏度，最终得到黑色粉末。从图6可看出，实施例3所得产物为CuBr。如图7，实施例3中所得CuBr纳米颗粒为3.0-6.5微米左右。
室温下，CuBr纳米晶成核缓慢，没有表面活性剂制约的情况下，纳米晶生长主要受动力学由搅拌的速率控制。随反应时间的增加，搅拌不均所带来的反应物浓度差会导致熟化不均匀，破坏CuBr颗粒尺寸的均一性。此外，室温下成核缓慢也是导致CuBr颗粒普遍增大的原因。由此，可以得出：较高的反应温度是保障CuBr尺寸均匀的原因。
实施例4：CuBr纳米颗粒4(氯铂酸对纳米颗粒大小影响的研究)
以氯化铜为溶质，去离子水为溶剂，配置37.5毫升，浓度为15毫摩尔/升的氯化铜溶液。加入1.004克溴化钾，搅拌10分钟；加入12.5毫升，浓度为1.0摩尔/升的抗坏血酸，在98摄氏度下搅拌反应6小时。所得产物用离心机分离，先分散到去离子水中超声后二次离心，分散到乙醇中超声，再次离心，重复多次后在45摄氏度鼓风干燥箱内烘干，最终得到白色粉末。从图8可看出，实施例4所得产物为高纯度的CuBr。从图9中可以看出，实施例4所得CuBr颗粒不具有规则几何形状，且外观尺寸较大。
由此可以得出：少量的氯铂酸引入可有效抑制CuBr的熟化，从而实现制备小尺寸CuBr纳米颗粒的目的。导致此现象的原因这是由于氯铂酸地加入会导致微量CuPt合金的形成，该合金吸附在CuBr纳米晶的表面，降低纳米晶的表面能，抑制CuBr的进一步熟化，实现降低颗粒尺寸的效果。

Claims (2)

1.一种液相法制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法，其特征在于制备CuBr纳米颗粒方法包括如下步骤：
(1)以去离子水为溶剂，氯化铜为溶质，配制的氯化铜浓度为15毫摩尔/升；
(2)将溴化钾粉末加入到所配置的氯化铜溶液中，搅拌至均匀，得到混合液1；
(3)将1.0摩尔/升的抗坏血酸加到混合液1中，得到混合液2；95-98摄氏度搅拌10-20分钟；
(4)将10毫摩尔/升的氯铂酸加到混合液2中，得到混合液3，95-98摄氏度恒温反应时间6小时；其中氯铂酸与混合液2体积比为1：10；
(5)将所得产物分别用去离子水和乙醇清洗2次，并在40-60摄氏度的鼓风干燥箱内烘干，得到纳米CuBr粉末。
2.根据权利要求1所述的一种液相法制备小尺寸CuBr纳米颗粒的方法，其特征在于步骤2所加溴化钾与氯化铜溶液的摩尔比15：1至9：1；步骤3所加的抗坏血酸与混合液1体积比为1:3。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114427113B (zh) * 2022-01-07 2023-09-22 哈尔滨理工大学 一种CuBr纳米线及其制备方法
CN115028188B (zh) * 2022-04-20 2023-03-28 同济大学 一种用于高效氨气荧光检测的有机卤化亚铜材料及其制备和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8231848B1 (en) * 2012-04-10 2012-07-31 Sun Harmonics Ltd One-pot synthesis of chalcopyrite-based semi-conductor nanoparticles
CN109108303A (zh) * 2018-04-19 2019-01-01 哈尔滨理工大学 一种高分散性Pt-Cu合金纳米颗粒的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10239122B2 (en) * 2015-03-02 2019-03-26 Polyvalor, Société En Commandite Alloy nanoparticles, process for their preparation and use thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8231848B1 (en) * 2012-04-10 2012-07-31 Sun Harmonics Ltd One-pot synthesis of chalcopyrite-based semi-conductor nanoparticles
CN109108303A (zh) * 2018-04-19 2019-01-01 哈尔滨理工大学 一种高分散性Pt-Cu合金纳米颗粒的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Green hydrothermal synthesis and optical properties of cuprous bromide nanocrystals;Yong Cai Zhang等;《Materials Chemistry and Physics》;20081231;第108卷;第5页左栏第2段至第6页左栏第1段 *

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