CN1259454C - 一种纳米尺度氧化亚铜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米尺度氧化亚铜的电解制备方法，将金属铜阳极在含有乙腈与四氢呋喃的电解液中电解，加入长链烷基的季铵盐至饱和，电解液中乙腈与四氢呋喃的体积比为3～5∶1，水与四氢呋喃的体积比为0～1.5∶1，可制得平均粒径＜50nm的氧化亚铜。制得的氧化亚铜在400～600℃氮气保护煅烧之后平均粒径＜200nm。本方法的特点是反应温和，条件控制方便，生成的氧化亚铜粒径均匀。
Description
一、技术领域
本发明涉及氧化亚铜(Cu2O)的电解制备方法。
二、背景技术
根据材料科学，当组成材料的微粒的粒径逐渐变小，进入纳米尺度(10-1-102nm)之后，其界面组成基元所占比例上升，无序度急剧升高，表现出小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应等。这一系列效应导致了纳米材料在声、电、光、磁等方面都显示出了有异于体相材料的特殊性能。由于纳米材料的独特性质，纳米科学跟纳米技术受到越来越多的关注与重视，许多国家都投入了大量的资金开展研究工作。
作为一种重要的无机化工原料，氧化亚铜在染料、触媒、农药、光学玻璃、光电池等领域都有着广泛的用途。常用的氧化亚铜制备方法有氯化亚铜水解法、电解法等。
目前工业上电解法制备氧化亚铜的工艺如下：
NaCl：260-290g/L；NaOH：0.5g/L；温度：75-80度；电极：铜；电流密度：750A/m2
该方法反应速度较快，产率也很高，生成的氧化亚铜分散性良好。不足之处在于粒径较大而且很不均匀(300-1000nm)。
我国专利(申请号03118706.4)公开了一种金属铜阳极氧化法制备纳米氧化铜材料的方法。它是在氧化物电解质中加入Cu2O的结晶生长抑制剂或/和Cu2O的结晶中心，或含结晶中心的载体，或/和另一种纳米材料，并控制电解液中氧化物盐的浓度、碱的浓度，可获得粒径＜100nm的Cu2O材料。该方法相对于以前的方法进步不少，可以取得纳米尺度的Cu2O，缺点是均匀性不好，过程较为复杂。
三、发明内容
1.发明目的：本发明的目的是提供一种纳米尺度氧化亚铜的制备方法，利用本发明方法能制备出纳米尺度的氧化亚铜(Cu2O)。
2.技术方案：
本方案的原理：阳极铜缓慢溶解，在电场的作用下迁移到阴极，被还原为纳米级的铜原子。溶液中残留的溶解氧将纳米级的铜原子氧化为氧化亚铜。为减少铜原子发生二次聚集导致颗粒长大，故加入长链烷基的季铵盐作为稳定剂跟分散剂。
本发明的技术方案如下：
一种纳米尺度氧化亚铜(Cu2O)的制备方法，其特征是金属铜阳极在含有乙腈与四氢呋喃的电解液中电解，加入长链烷基的季铵盐至饱和，制得的氧化亚铜平均粒径＜50nm。
电解液中乙腈与四氢呋喃的体积比为3～5∶1，水与四氢呋喃的体积比为0～1.5∶1。电解所使用的电流密度为50～200mA/cm2。电解时的温度为20～90℃。长链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十二烷基三甲基溴化铵。制得的氧化亚铜在400～600℃氮气保护煅烧之后平均粒径小于200nm。
3.有益效果：本方法的特点是反应温和，条件控制方便，生成的氧化亚铜粒径均匀，平均直径小于50纳米。经氮气保护煅烧之后，氧化亚铜晶型直径小于200纳米。
四、实施例
以下通过实例进一步说明本发明。
实施例1：
乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1
加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)至饱和
电流密度：150mA/cm2
电解时间：6min
煅烧温度：500℃
煅烧前粒径(nm)：10～30
煅烧后粒径(nm)：80～110
实施例2：
乙腈∶四氢呋喃＝4∶1
加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)至饱和
电流密度：150mA/cm2
电解时间：8min
煅烧温度：500℃
煅烧前粒径(nm)：5～20
煅烧后粒径(nm)：70～100
实施例3：
乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1
加入十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)至饱和
电流密度：150mA/cm2
电解时间：8min
煅烧温度：500
煅烧前粒径(nm)：15～35
煅烧后粒径(nm)：80～130
实施例4：
乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1
加入十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)至饱和
电流密度：150mA/cm2
电解时间：8min
煅烧温度：500
煅烧前粒径(nm)：20～40
煅烧后粒径(nm)：80～130
实施例5：
乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1
加入十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)至饱和
电流密度：150mA/cm2
电解时间：9min
煅烧温度：500
煅烧前粒径(nm)：20～40
煅烧后粒径(nm)：100～140
实施例6：
乙腈∶四氢呋喃∶水＝3∶0.5∶1
加入十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)至饱和
电流密度：50mA/cm2
电解时间：3min
煅烧温度：550
煅烧前粒径(nm)：20～40
煅烧后粒径(nm)：80～120
实施例7：
乙腈∶四氢呋喃∶水＝5∶1∶1
加入十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)至饱和
电流密度：100mA/cm2
电解时间：20min
煅烧温度：500
煅烧前粒径(nm)：30～50
煅烧后粒径(nm)：80～110
Claims (7)
1.一种纳米尺度氧化亚铜的制备方法，其特征是金属铜阳极在含有乙腈与四氢呋喃的电解液中电解，加入长链烷基的季铵盐至饱和，制得的氧化亚铜平均粒径＜50nm。
2.根根据权利要求1所述的方法，其特征是电解液中乙腈与四氢呋喃的体积比为3～5∶1，水与四氢呋喃的体积比为0～1.5∶1。
3.根根据权利要求1所述的方法，其特征是电解所使用的电流密度为50～200mA/cm2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是电解时的温度为20～90℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是长链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十二烷基三甲基溴化铵。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是制得的氧化亚铜在400～600℃氮气保护煅烧之后平均粒径＜200nm。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征是制得的氧化亚铜平均粒径＜40nm。
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