[发明专利]一种负载球形氧化锌纳米颗粒的多面体状纳米氧化铜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载球形氧化锌纳米颗粒的多面体状纳米氧化铜的制备方法，属催化剂制备领域。

背景技术

纳米催化技术在我国还处于起步阶段，目前仅有TiO₂等少数品种实现了产业化，但随着这一技术的发展，纳米催化技术已经显现出了良好的前景。纳米材料具有独特的晶体结构及表面特性，相比于传统催化剂，其具有更高的催化活性和更好的选择性。无庸置疑随着纳米微粒粒径的减小，表面积逐渐增大，吸附能力和催化性能也随之增强。这些独特效应使纳米催化剂不仅可以大大提高反应效率，甚至可以使原来不能进行的反应进行。而氧化铜作为一种重要的窄带隙ｐ型半导体（Eg=1.2eV），具有独特的物理化学性质，在太阳能电池、有机反应的催化、锂电池、气敏、催化降解有机污染物等领域得到广泛的应用。近年来，人们采用各种物理及化学方法，制备出了各种氧化铜微／纳米结构，如纳米片、纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管等。而作为一种提高其性能的途径，针对以氧化铜为载体的复合物的研究也得到了广泛的开展，以期制备出性能更为优良的材料。

由于相对简单和低能耗的特点，化学沉淀法是制备纳米结构材料的一种很有效的方法。但是，在沉淀过程中的主要缺点就是对晶体大小，结晶度等控制不足。到现在为止，已经尝试利用通过化学沉淀法合成分散的纳米技术，如在溶液中加入不同表面活性剂以及采用不同的反应体系。但是这些方法的焦点主要集中在沉淀的过程而不是随后的煅烧。通常，催化剂和表面活性剂的使用会将杂质带到所需的产品中，这将会影响其化学性能。此外，这些方法并不适用于复杂的大型工业生产过程。在与上面提到的技术相比，纳米氧化铜制备阶段的低温熔盐法具有仪器简单，操作简便，环境友好等突出的优点。熔融NaNO₃–KNO₃共晶具有动力学优势性质，如相对低的黏度和低熔点温度。共晶点在混合物中低于任何纯物质的熔点。当系统温度高于共晶点的时候，反应体系将包含所有的液体状态反应物。从而制备出形貌较好，结晶度较高，性能较好的氧化铜多面体粉体。而制备复合氧化物阶段采用了溶液蒸发法及煅烧过程，从而使氧化锌纳米颗粒形貌较为均匀以及在氧化铜表面负载较为均匀。最终制备出性能优于单一氧化铜的复合氧化物纳米粉体。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的催化剂形貌不均一，团聚严重，结晶度较低，催化性活性不足等技术问题而提供一种负载球形氧化锌纳米颗粒的多面体状纳米氧化铜的制备方法，即通过采用熔盐-溶液蒸发法，控制实验条件，制备出催化性能最好的负载球形氧化锌纳米颗粒的多面体状纳米氧化铜，该负载球形氧化锌纳米颗粒的多面体状纳米氧化铜作为催化剂使用，具有催化性能好，形貌均一，不易团聚，结晶度高，催化活性强等特点。

本发明的技术方案

一种负载球形氧化锌纳米颗粒的多面体状纳米氧化铜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）、 将铜盐溶解于去离子水中，配成浓度为0.5mol/l的铜盐水溶液，然后用碱调pH为6-8，然后在恒温磁力搅拌器中控制温度为60℃恒温搅拌1.5h，然后抽滤，所得的滤饼用去离子水进行洗涤2-3次，然后控制温度为60-100℃进行烘干，得到多面体状纳米氧化铜前驱体；

所述的铜盐为硝酸铜、氯化铜或醋酸铜；

所述的碱为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾；

（2）、将步骤（1）所得的多面体状纳米氧化铜前驱体与熔盐一起放入球磨罐中，然后加入酒精进行球磨2h，得到混合物；

         所述的熔盐为硝酸钠和硝酸钾组成的混合物，按质量比计算硝酸钠：硝酸钾为1:1；

          上述多面体状纳米氧化铜前驱体、熔盐的用量，按质量比计算，即多面体状纳米氧化铜前驱体：熔盐为45:55；

          上述球磨罐中加入的酒精量，按球质量：多面体状纳米氧化铜前驱体与熔盐的总质量：酒精质量的比为2:1:0.6的比例计算；

（3）、将步骤（2）所得的混合物控制温度60-100℃进行干燥后转移 入坩埚中，在空气条件下，控制温度为450-650℃进行煅烧2h，然后空气中自然冷却到室温，然后再用去离子水洗涤2-3次，经过真空抽滤，所得的滤饼控制温度60-100℃进行干燥，即得到多面体状纳米氧化铜粉体；