[发明专利]一种制备单分散氧化亚铜空心球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，尤其涉及一种制备单分散氧化亚铜空心球的方法。

背景技术

氧化亚铜是一种重要的p型半导体材料(禁带宽度约2.07eV)，具有较高的光电理论转化效率和制备成本低廉、无毒等优点，在太阳能电池、锂离子电池、气敏传感器、光催化等领域均有重要应用。研究表明，氧化亚铜的光吸收特性及可见光光催化性能与其材料的形貌、尺寸有着重要关系。现在已经能够制备出多种形貌和尺度的微米/纳米级氧化亚铜产品，包括具有特定几何结构的晶体、一维结构、薄膜等。制备原理主要是用可溶性铜盐的溶液或金属铜为铜源，通过还原或氧化的方法得到一价态的氧化亚铜。制备方法包括溶液还原法、水热法、辐照法、物理/化学气相沉积法、热氧化法、电化学沉积法、模板法等。

目前，制备氧化亚铜材料多使用表面活性剂作为结构导向剂，尤其是在制备空心结构的氧化亚铜球材料的过程中。表面活性剂容易吸附在样品表面，难以清洗，对样品的性质造成影响，并且加入表面活性剂会增加制备的成本。

经检索，公开号为CN1759965A的中国发明专利，公开了“一种合成氧化亚铜纳米球的方法及氧化亚铜纳米球的应用”。包括以下步骤：在可与水互溶的有机溶剂中溶解铜盐，配成铜离子溶液；在其中加入非离子性表面活性剂，搅拌溶解，加入强还原剂，恒温在70～90℃之间，在敞开体系中回流，得到准单分散的氧化亚铜纳米球。该发明使用表面活性剂，在较高温度下加热回流进行反应，成本较高。

公开号为CN101805010A的中国发明专利，公开了“一种制备氧化亚铜空心球的方法”，包括以下步骤：先将金属铜可溶性盐和聚乙烯吡咯烷酮溶解于水中，形成澄清溶液，再在搅拌的条件下，将还原剂加入到制备的澄清溶液中，反应5～150分钟即制备成氧化亚铜空心球产品。该方法利用了聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，完全洗脱困难，增加了制备成本。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种不使用表面活性剂合成技术，直接得到单分散的氧化亚铜空心球的方法，避免使用表面活性剂的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不使用表面活性剂制备单分散氧化亚铜空心球的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种制备单分散氧化亚铜空心球的方法，制备过程中不使用表面活性剂，包括如下步骤：

a.将可溶性铜盐完全溶解于水中，形成铜盐溶液；

b.在磁力搅拌下，向铜盐溶液中加入还原剂，得到混合溶液；

c.混合溶液在恒温水浴中反应，得到橙红色单分散氧化亚铜空心球。

优选地，可溶性铜盐为硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜、氯化铜或亚硝酸铜之中的一种。

优选地，步骤a中铜盐溶液浓度范围为0.02～0.2mol/l。

优选地，步骤b中还原剂为水合肼、苯肼、羟胺、硼氢化钠、氢化铝锂或叔丁醇钠之中的一种。

优选地，步骤b中还原剂为质量百分比15％～45％的水溶液。

优选地，步骤b中还原剂与步骤a中铜盐溶液的体积比为1:100～1:25。

优选地，步骤c中恒温水浴的温度为0～50℃；恒温水浴反应时间为1～3h。

本发明还提供了根据上述方法制备的单分散氧化亚铜空心球。

本方法在制备单分散氧化亚铜空心球时不需要加入表面活性剂，原料单一且价格便宜，步骤简单，易于操作，条件温和，有利于大规模工业化生产。本方法制备的产品壁厚均匀、分散性好、孔隙率大，在太阳能电池、锂离子电池、气敏传感器、光催化领域都有潜在应用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的单分散氧化亚铜空心球的X射线粉末衍射图；

图2是本发明实施例1制备的单分散氧化亚铜空心球的紫外-可见吸收光谱图；

图3是本发明实施例1制备的单分散氧化亚铜空心球的扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

一种不使用表面活性剂制备单分散氧化亚铜空心球的方法，包括如下步骤：

a.将0.25g硫酸铜完全溶解于50ml去离子水中，形成铜盐溶液；

b.在磁力搅拌下，铜盐溶液中加入1ml质量分数为20％的水合肼；

c.加入还原剂的铜盐溶液在25℃恒温水浴下反应1h，得到橙红色单分散氧化亚铜空心球。