CN1776012A - 在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法，包括以下步骤：1)配制水的体积分率为0.1％－20％低级醇溶液，搅拌下按每100ml低级醇溶液依次加入0.1－25g的SiO2和0.005－10g的Cu的化合物，充分混合均匀；2)配制浓度为1－300g/L的无机碱的水溶液或醇溶液，搅拌条件下滴加至步骤1)得到的反应体系中，反应10min－10hr，反应温度为－5℃～70℃，离心分离，干燥，得到在SiO2表面负载氧化铜的复合材料。本发明通过在二元混合溶液中的反应，在SiO2表面制备纳米CuO晶粒，利用SiO2表面对CuO晶粒的稳定作用，有效避免或减少了CuO粒子的团聚现象。
Description
技术领域
本发明涉及在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法，属于纳米复合材料制备领域。
背景技术
氧化铜是一种用途广泛的材料，已被应用于催化剂、超导材料、热电材料、传感材料、玻璃、陶瓷等领域。另外，氧化铜还可作为火箭推进剂的燃速催化剂，它不仅可明显提高均质推进剂的燃速、降低压强指数，而且对AP复合推进剂有较好的催化效果。大量的实验表明，氧化铜在应用效果上与其粒径有很大的关系，其粒径越小则应用效果越好。因此，纳米氧化铜的制备已成为当前功能材料研究的热点之一。
纳米氧化铜的制备方法按性质可分为物理法和化学法两类。化学法是纳米粉体制备工艺中常用的方法，它具有设备简单，易于放大进行工业化生产等特点。化学法又分为沉淀法、微乳液法、水热法、固相反应法、喷雾热解法、微波法、电化学法、激光蒸凝法、醇热法等。
这些方法往往存在团聚严重、能耗高、过程复杂等不足，同时，这些方法也不是把氧化铜直接制备在已有的载体上，需要后续的复合工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种粒径可控的在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法。
本发明的在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法，包括以下步骤：
1)配制水的体积分率为0.1％-20％低级醇溶液，搅拌下按每100ml低级醇溶液依次加入0.1-25g的SiO2和0.005-10g的Cu的化合物，充分混合均匀；
2)配制浓度为1-300g/L的无机碱的水溶液或醇溶液，搅拌条件下滴加至步骤1)得到的反应体系中，反应10min-10hr，反应温度为-5℃～70℃，离心分离，干燥，得到在SiO2表面负载氧化铜的复合材料。
本发明中，所说的低级醇可以是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其醇类的同分异构体中的一种或其混合物；所说的Cu的化合物可以是Cu的无机盐或有机盐，如Gu(NO3)2、CuSO4、CuCl2、醋酸铜等；无机碱可以为NaOH、KOH等；
本发明通过在二元混合溶液中的反应，在SiO2表面制备纳米CuO晶粒，利用SiO2表面对CuO晶粒的稳定作用，有效避免或减少了CuO粒子的团聚现象，并且可通过调节反应温度、各组分浓度、反应时间、加料速率等参数控制CuO的晶粒粒度。该方法具有操作方便，合成工艺简单，无污染等特点，产品具有粒径小，产品纯度高，分布均匀，比表面积大的优点。
附图说明
图1是本发明方法制得的样品的X射线衍射图谱；
图2是本发明方法制得的样品的电镜照片。
具体实施方式
以下结合实例进一步说明本发明。
实施例1
将NaOH溶解于乙醇中，配制成浓度为0.008g/ml的溶液。将200ml无水乙醇、1.0ml水加入三口烧瓶中，加入0.5g SiO2，在25℃的恒温水浴环境下搅拌成均匀的悬浮液。加入0.6g醋酸铜，恒温搅拌6hr。搅拌条件下，以1ml/min的速率将15ml NaOH乙醇溶液均速滴加进三口烧瓶中，继续搅拌10hr后，通过离心分离得到固体沉淀。经过多次乙醇洗涤后，烘干得到产品。图1是样品X射线衍射图谱，根据Scherrer公式计算可知，其平均粒径为10nm。图2是产品的电镜照片，由图可见，CuO粒子良好地分散于网络状的硅胶表面。
实施例2
将NaOH溶解于甲醇中，配制成浓度为0.008g/ml的溶液。将200ml无水甲醇、1.0ml水加入三口烧瓶中，加入0.5g SiO2，在40℃的恒温水浴环境下搅拌成均匀的悬浮液。加入0.6g Cu(NO3)2，恒温搅拌6hr。搅拌条件下，以1ml/min的速率将15ml NaOH甲醇溶液均速滴加进三口烧瓶中，继续搅拌2hr后，通过离心分离得到固体沉淀。经过多次乙醇洗涤后，烘干得到产品。X射线衍射分析，根据Scherrer公式计算可知，其平均粒径为8nm。
实施例3
将NaOH溶解于异丙醇中，配制成浓度为0.001g/ml的溶液。将200ml无水异丙醇、2ml水加入三口烧瓶中，加入0.5g SiO2，在-5℃的恒温水浴环境下搅拌成均匀的悬浮液。加入0.01g CuCl2，恒温搅拌48hr。搅拌条件下，以1ml/min的速率将40ml NaOH异丙醇溶液均速滴加进三口烧瓶中，继续搅拌2hr后，通过离心分离得到固体沉淀。经过多次乙醇洗涤后，烘干得到产品。X射线衍射分析，根据Scherrer公式计算可知，其平均粒径为6nm。
实施例4
将NaOH溶解于乙醇中，配制成浓度为0.3g/ml的溶液。将200ml无水乙醇、2ml水加入三口烧瓶中，加入50g SiO2，在20℃的恒温水浴环境下搅拌成均匀的悬浮液。加入20g醋酸铜，恒温搅拌6hr。搅拌条件下，以1ml/min的速率将15ml NaOH乙醇溶液均速滴加进三口烧瓶中，继续搅拌10hr后，通过离心分离得到固体沉淀。经过多次乙醇洗涤后，烘干得到产品。X射线衍射分析，根据Scherrer公式计算可知，其平均粒径为22nm。
实施例5
将KOH溶解于水中，配制成浓度为0.1g/ml的溶液。将200ml无水乙醇、0.2ml水加入三口烧瓶中，加入1g SiO2，在70℃的恒温水浴环境下搅拌成均匀的悬浮液。加入1.0g CuSO4，恒温搅拌10min。搅拌条件下，以1ml/min的速率将3ml KOH水溶液均速滴加进三口烧瓶中，继续搅拌10min后，通过离心分离得到固体沉淀。经过多次乙醇洗涤后，烘干得到产品。X射线衍射分析，根据Scherrer公式计算可知，其平均粒径为17nm。
Claims (4)
1.在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法，包括以下步骤：
1)配制水的体积分率为0.1％-20％低级醇溶液，搅拌下按每100ml低级醇溶液依次加入0.1-25g的SiO2和0.005-10g的Cu的化合物，充分混合均匀；
2)配制浓度为1-300g/L的无机碱的水溶液或醇溶液，搅拌条件下滴加至步骤1)得到的反应体系中，反应10min-10hr，反应温度为-5℃～70℃，离心分离，干燥，得到在SiO2表面负载氧化铜的复合材料。
2.根据权利要求1所述的在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法，其特征在于所说的低级醇是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其醇类的同分异构体中的一种或其混合物。
3.根据权利要求1所述的在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法，其特征在于所说的Cu的化合物是Cu(NO3)2、CuSO4、CuCl2或醋酸铜。
4.根据权利要求1所述的在SiO2表面制备纳米氧化铜的方法，其特征在于所说的无机碱是NaOH或KOH。
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