单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的制备方法   0    0

[0001] 本发明涉及纳米材料制备领域，尤其是一种以NaF为碱源，利用抗坏血酸还原CuSO4的方法获得单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的方法。

[0002] 氧化亚铜，为一类重要的p型过渡金属氧化物，在催化、气敏、电学等领域表现出优异的物化性能，因此被广泛应用于光催化剂、气敏传感元件和太阳能电池等重要领域。

[0003] 氧化亚铜的应用性能与其形貌与结构密切相关。均一形貌氧化亚铜纳米球因其较好的形貌完整度、较高的性能可重复度而备受研究者关注。均一形貌氧化亚铜纳米球的制备成为近年来研究的热点。比如，王继乾 （CN105692679B）向含有组氨酸多肽的硫酸铜溶液中缓慢滴加氢氧化钠溶液，静置反应后，加入抗坏血酸溶液，反应结束后，得到氧化亚铜纳米颗粒。赵文杰（ CN105621473B ）以铜盐、强碱、还原剂为原料，在铜盐溶液中先后加入强碱溶液与还原剂溶液而制备，控制铜离子、氢氧根离子、还原剂的摩尔比，氢氧根离子的加入速率和还原剂的加入速率，得到了粒径均匀、形貌规整的纳米氧化亚铜。何为 （CN104591256B）公开了一种在氯化铜体系下制备氧化亚铜的方法，该方法是先调节氯化铜溶液的浓度和pH值，再配制一定浓度的亚硫酸盐和氯盐混合溶液，将氯化铜溶液和混合液预热，再将混合液缓慢加入到氯化铜溶液中反应，并滴加碱液控制反应液pH值，反应后，得到氧化亚铜粉末。吴玲（CN104477969A）采用醋酸铜做原料、N-N二甲基甲酰胺做溶剂、聚乙烯吡咯烷酮做分散剂、硼氢化钠做还原剂，调控反应温度制备类球形氧化亚铜纳米颗粒。

[0004] 可见，现有技术中已有针对单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的制备报道，但已有报道中添加的碱源多为强碱或依赖高温的有机碱性溶剂，且需要添加一定量的表面活性剂。

[0005] 本发明的目的在于：针对上述单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的技术现状，提供一种单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的制备方法，方法简单，操作容易，生产成本低，无需添加强碱、有机碱性溶剂和表面活性剂，无需高温反应釜。

[0006] 本发明的技术解决方案是：以NaF为碱源，利用抗坏血酸还原CuSO4的方法获得单分散均一形貌氧化亚铜纳米球。

[0007] 本发明的单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的制备方法的具体步骤如下：

[0008] （1）室温，配置一定浓度的CuSO4水溶液；按照预先设定的NaF、抗坏血酸和CuSO4的摩尔比，向CuSO4水溶液中加入NaF和抗坏血酸，搅拌得到澄清混合溶液，搅拌速度设定为300转/分；

[0009] （2）将上述混合溶液加热至一定反应温度，并保持一段反应时间后，将所得产物进行离心、洗涤、干燥，即得单分散均一形貌氧化亚铜纳米球。

[0010] 其中，步骤（1）中，所述CuSO4水溶液的浓度为0. 005~0.015 mol/L。

[0011] 其中，步骤（1）中，所述预先设定的NaF、抗坏血酸和CuSO4的摩尔比为(3~6):2.5:1。

[0012] 其中，步骤（2）中，所述反应温度为30 70℃。~

[0013] 其中，步骤（2）中，所述反应时间为0.5 2 h。~

[0014] 本发明的原理是：在室温下，NaF、抗坏血酸和CuSO4溶液混合后，因体系中缺乏碱度，抗坏血酸不具备将CuSO4还原成氧化亚铜的能力，故而三者混合后形成澄清混合溶液；在加热条件下，随着反应温度的升高，NaF中F-缓慢水解形出OH-，逐步提高混合溶液中的碱度，当碱度超过一定的临界值后，便在溶液中形成了被还原出的初始氧化亚铜晶核；因NaF水解速度慢，后续水解形成的OH-与CuSO4结合后，被还原成的氧化亚铜原子便沉积在初始氧化亚铜晶核的表面；随着反应时间的延长，初始氧化亚铜晶核逐渐长大，最终形成单分散均一形貌氧化亚铜纳米球。

[0015] 本发明的有益效果是：

[0016] 1、以NaF为碱源，采用简单的抗坏血酸还原工艺，一步便获得单分散均一形貌氧化亚铜纳米球，粒径均一，约为800 nm，产品纯度高，分散性好。

[0017] 2、本发明的合成方法简化生产条件，无需添加强碱、有机碱性溶剂和任何表面活性剂，无需高温反应釜，生产成本低，操作容易，实现单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的规模化工业生产。

[0019] 下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为是对技术方案的限制。

[0020] 实施例1：依以下步骤制备单分散均一形貌氧化亚铜纳米球

[0021] （1）室温，配置浓度为0. 005mol/L的CuSO4水溶液；按照预先设定的NaF、抗坏血酸和CuSO4的摩尔比3:2.5:1，向CuSO4水溶液中加入NaF和抗坏血酸，搅拌得到澄清混合溶液，搅拌速度设定为300转/分；

[0022] （2）将上述混合溶液加热至反应温度30℃，并保持反应时间2 h后，将所得产物进行离心、洗涤、干燥，即得单分散均一形貌氧化亚铜纳米球。

[0023] 实施例2：依以下步骤制备单分散均一形貌氧化亚铜纳米球

[0024] （1）室温，配置浓度为0.01mol/L的CuSO4水溶液；按照预先设定的NaF、抗坏血酸和CuSO4的摩尔比4.5:2.5:1，向CuSO4水溶液中加入NaF和抗坏血酸，搅拌得到澄清混合溶液，搅拌速度设定为300转/分；

[0025] （2）将上述混合溶液加热至反应温度50℃，并保持反应时间1.25 h后，将所得产物进行离心、洗涤、干燥，即得单分散均一形貌氧化亚铜纳米球。

[0026] 实施例3：依以下步骤制备单分散均一形貌氧化亚铜纳米球

[0027] （1）室温，配置浓度为0.015 mol/L的CuSO4水溶液；按照预先设定的NaF、抗坏血酸和CuSO4的摩尔比6:2.5:1，向CuSO4水溶液中加入NaF和抗坏血酸，搅拌得到澄清混合溶液，搅拌速度设定为300转/分；

[0028] （2）将上述混合溶液加热至反应温度70℃，并保持反应时间0.5h后，将所得产物进行离心、洗涤、干燥，即得单分散均一形貌氧化亚铜纳米球。

[0029] 实施例1-3所得的单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的扫描电镜图片如图1所示。

[0018] 图1 单分散均一形貌氧化亚铜纳米球的扫描电镜图片。