[发明专利]一种空心铜纳米片的制备方法及系统

说明书

本发明实施例公开一种空心铜纳米片的制备方法及系统，涉及纳米材料技术领域，空心铜纳米片的制备方法，包括：将铜盐溶于多元醇中，超声使其形成均匀的溶液A；将胺类有机碱溶于多元醇中，超声使其形成均匀的溶液B；将溶液B升温至T1，在搅拌下，将溶液A加到溶液B中，搅拌时间t1，形成溶液C；将有机羧酸加到溶液C中，搅拌时间t2，形成溶液D；将溶液D升温至T2，恒温预定时长，然后按先后顺序加入表面活性剂和碱金属卤化物，搅拌时间t3，形成溶液E；溶液E降温至预定温度，将其转移至水热反应釜中，以升温速率H1加热至T3后恒温时间t4，得到具有空心结构的三角形铜纳米片。本发明适用于铜纳米片的制备。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种空心铜纳米片的制备方法及系统。

背景技术

随着国民经济的高速发展和人们生活水平的提高，环保问题越来越受到人们的重视，而与生活息息相关的物质的绿色有机合成亦成为了研究的热点。理想的绿色有机化学合成是从原料、试剂、溶剂、催化剂和合成方法等多方面的绿色化，力求实现“原子经济行”和废物的“零排放”。因此，研究和开发新型高效的金属催化剂是实现绿色有机合成的主要途径之一。

19世纪末，开发的催化剂大量投入到生产中，使化工生产得到了快速发展。据统计，在化学工业中大约有85％的化学反应是通过催化剂进行的。过去的研制的催化剂主要考虑的是高活性、高选择性、寿命以及制造成本，而忽视对人类和环境的伤害。

贵金属系列催化剂(如Ru、Rh、Pd和Pt等)具有高的催化活性、高的选择性、耐高温、抗氧化和抗腐蚀等优点，已成为最重要的催化剂材料，被广泛应用于加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂化等反应中，在煤化工、石油化工、精细化工、医药、环保和新能源等领域起着非常重要的作用。然而，贵金属的价格高、储量低等问题严重阻碍了其工业化的应用。因此，需要开发非贵金属催化剂来替代贵金属在有机合成中的应用。

纳米铜催化剂具有催化活性高、能多次循环利用、对空气稳定、成本低、储量丰富和环保等优点，已在有机合成反应中得到了广泛的应用。纳米铜能催化加氢、脱氢和氧化等反应，已在甲醇水蒸汽重整制氢、C0催化氧化消除、合成甲醇、草酸二甲酯加氢合成乙二醇、乙醇脱氢制乙酸乙酯等领域的得到应用。作为贵金属的替代品，纳米铜催化剂的研究方向是向高活性、长寿命和低温等方向发展。因此，为了满足工业化的更高需求，需要进一步提高纳米铜催化剂的活性。与常规铜纳米片相比，空心铜纳米片的内部空腔结构能赋予其更多物理和化学性能。铜纳米片的空心结构具有大的比表面积，这将暴露出更多的反应活性位点，有利于提高催化剂的性能。然而，关于空心铜纳米片合成的研究目前只有少量报道，选用高收率和低成本的一步合成方法更是寥寥无几。因此，本发明合成的具有更高比表面和更多催化活性位点的空心三角形纳米铜，更适合作为有机合成反应的催化剂。此外，由于产品的收率高，绿色的空心三角形纳米铜催化剂有望在有机合成反应中得到工业化应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种空心铜纳米片的制备方法及系统，能够制备具有较高比表面积和催化活性位点的铜纳米片。

第一方面，本发明实施例提供一种空心铜纳米片的制备方法，包括：将铜盐溶于多元醇中，超声使其形成均匀的溶液A；将胺类有机碱溶于多元醇中，超声使其形成均匀的溶液B；将溶液B升温至T1，在搅拌下，将溶液A加到溶液B中，搅拌时间t1，形成溶液C；将有机羧酸加到溶液C中，搅拌时间t2，形成溶液D；将溶液D升温至T2，恒温预定时长，然后按先后顺序加入表面活性剂和碱金属卤化物，搅拌时间t3，形成溶液E；溶液E降温至预定温度，将其转移至水热反应釜中，以升温速率H1加热至T3后恒温时间t4，得到具有空心结构的三角形铜纳米片。

可选地，所述铜盐为氯化亚铜、硝酸铜、硫酸铜或乙酸铜中的一种或两种以上的组合物。

可选地，所述多元醇为乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、聚乙二醇或聚丙二醇中的一种或两种以上的组合物。