CN102464322B - 一种氧化亚铜粘土纳米复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化亚铜粘土纳米复合物及其制备方法。该氧化亚铜粘土纳米复合物是按照包括下述步骤的方法制备得到的：将可溶性二价铜盐和粘土加入水中，配制成铜盐粘土混合溶液；使所述铜盐粘土混合溶液升温至70-80℃，维持所述温度，向所述铜盐粘土混合溶液中滴加还原剂的碱性水溶液，滴加完毕后继续反应，直至反应溶液变为橙色，即得到氧化亚铜粘土纳米复合物。本发明的方法无需添加有机分散剂，所得到的氧化亚铜粘土纳米复合物中氧化亚铜纳米颗粒粘附于粘土片层上，不易团聚。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化亚铜粘土纳米复合物及其制备方法。
背景技术
氧化亚铜是一种用途广泛的材料。作为一种P型半导体，氧化亚铜是一种光电转换材料，其禁带宽度和导带宽度仅为2.0eV，在可见光激发下可产生载流子，其效率可达18％。作为一种海洋船舶涂料的防污剂，氧化亚铜从上世纪40年代起便应用于防污涂料。近年来有机锡自抛光涂料由于对环境的污染，2008年开始遭到全面禁用，更是加强了氧化亚铜在防污涂料领域的应用。作为一种催化材料，氧化亚铜亦可用做有机污染物的催化分解。此外氧化亚铜在传感器、高温超导体、色素、着色剂、焊料、防腐剂等领域均有应用，是一种应用前景广阔的无机材料。纳米材料由于其小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面显示出常规材料无可比拟的优越性能，纳米氧化亚铜也成为了氧化亚铜研究发展的趋势，而纳米氧化亚铜的团聚问题也是研究人员着力解决的问题之一，解决团聚问题的一个主要方法是将有机小分子或高分子作为分散剂包裹在纳米氧化亚铜颗粒的表面，但是有机分子难以除去，会影响纳米氧化亚铜性能的发挥。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化亚铜粘土纳米复合物及其制备方法。
本发明所提供的氧化亚铜粘土纳米复合物是按照包括下述步骤的方法制备得到的：将可溶性二价铜盐和粘土加入水中，配制成铜盐粘土混合溶液；使所述铜盐粘土混合溶液升温至70-80℃，维持所述温度，将还原剂的碱性水溶液滴入所述铜盐粘土混合溶液中，滴加完毕后继续反应，直至反应溶液变为橙色，即得到氧化亚铜粘土纳米复合物。
其中，所述可溶性二价铜盐具体可选自下述铜盐及其水合物中的至少一种：硫酸铜、硝酸铜、氯化铜和醋酸铜。所述粘土可选自下述至少一种：高岭土、蒙脱土和伊利石。所述还原剂具体可选自下述至少一种：水合肼、硼氢化钠、亚硫酸钠、葡萄糖、甲醛、抗坏血酸、次亚磷酸钠、雕白粉、锌粉和硫酸羟氨。
本发明中，所述铜盐粘土混合溶液具体可由下述质量份的物质组成：可溶性二价铜盐0.1-10份，粘土0.1-10份，和水100份；优选组成如下：可溶性二价铜盐1-5份，粘土1-5份，和水100份。
所述还原剂的碱性水溶液由下述质量份的物质组成：还原剂0.1-10份，苛性碱0.1-5份，和水10-100份；优选由下述质量份的物质组成：还原剂1-10份，苛性碱0.1-1份，和水40-100份；所述苛性碱为NaOH和/或KOH。
所述反应体系中，加入的还原剂的碱性水溶液与铜盐粘土混合溶液的体积比为1∶1-1∶10；优选体积比为1∶1-1∶5。
所述反应还需搅拌状态下进行，所述搅拌的转速可为500～1500rpm；所述将还原剂的碱性水溶液滴入所述铜盐粘土混合溶液中的滴加速度可为0.1-0.5mL/min。
所述方法还包括将氧化亚铜粘土纳米复合物依次用水、乙醇进行洗涤并干燥的步骤，所述干燥的温度为60-70℃。
本发明所得氧化亚铜粘土复合物中氧化亚铜以纳米颗粒的形式存在，其粒径可为200～500nm。
本发明与现有技术相比，具有成本低、环保、无需添加有机分散剂的优点。所得到的氧化亚铜粘土纳米复合物中氧化亚铜纳米颗粒粘附于粘土片层上，使该复合物不易团聚。
附图说明
图1为实施例1制备的氧化亚铜粘土纳米复合物的XRD图谱。
图2为高岭土的透射电镜照片。
图3为实施例1制备的氧化亚铜粘土纳米复合物的透射电镜照片。
图4为实施例1制备的氧化亚铜粘土纳米复合物水分散液的照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1、制备氧化亚铜粘土纳米复合物
将在25mL两口烧瓶中，加入0.1gCuSO4·5H2O、0.1g高岭土、10mL水，搅拌均匀并升温至70℃，搅拌速度为500rpm。两口瓶的一个口接冷凝管，用做冷凝回流。另一个口接10mL的加料漏斗，维持***温度在70℃，往烧瓶中缓慢滴加已调至碱性的还原剂溶液。还原剂溶液的组成是：0.1gC6H12O6·H2O、0.04gNaOH、5mL水。10分钟还原剂溶液滴加完毕，继续反应10分钟溶液完全变为橙色，得到氧化亚铜粘土纳米复合物水分散液(见图4)。将该分散液离心沉淀，对沉淀物先以水洗涤三次，再用乙醇洗涤三次，烘箱60℃干燥，即得到氧化亚铜粘土复合物。所得氧化亚铜粘土复合物中氧化亚铜纳米颗粒粒径为200～500nm。
该实施例制备的氧化亚铜粘土复合物的XRD图谱见图1，由图1可知还原所得到的产物为氧化亚铜。其透射电镜照片见图3，由图3可知所得氧化亚铜颗粒分散良好。
实施例2、制备氧化亚铜粘土纳米复合物
将在25mL两口烧瓶中，加入0.2gCuCl2·2H2O、0.1g蒙脱土、10mL水，搅拌均匀并升温至70℃，搅拌速度为800rpm。两口瓶的一个口接冷凝管，用做冷凝回流。另一个口接10mL的加料漏斗，维持***温度在70℃，往烧瓶中缓慢滴加已调至碱性的还原剂溶液。还原剂溶液的组成是：0.2gNa2SO3、0.03gNaOH、10mL水。30分钟还原剂溶液滴加完毕，继续反应10分钟溶液完全变为橙色，离心洗涤，65℃干燥，即得到氧化亚铜粘土复合物。所得氧化亚铜纳米颗粒粒径为400～500nm。
实施例3、制备氧化亚铜粘土纳米复合物
将在50mL两口烧瓶中，加入0.2gCu(NO3)2·3H2O、0.2g伊利石、20mL水，搅拌均匀并升温至75℃，搅拌速度为1000rpm。两口瓶的一个口接冷凝管，用做冷凝回流。另一个口接10mL的加料漏斗，维持***温度在75℃，往烧瓶中缓慢滴加已调至碱性的还原剂溶液。还原剂溶液的组成是：0.2g抗坏血酸、0.06gNaOH、4mL水。20分钟还原剂溶液滴加完毕，继续反应20分钟溶液完全变为橙色，离心洗涤，70℃干燥，即得到氧化亚铜粘土复合物。所得氧化亚铜粘土复合物中氧化亚铜纳米颗粒粒径为200～600nm。
实施例4、制备氧化亚铜粘土纳米复合物
将在25mL两口烧瓶中，加入0.3gCuSO4·5H2O、0.1g蒙脱土与高岭土混合物(质量比1∶1)、10mL水，搅拌均匀并升温至70℃，搅拌速度为600rpm。两口瓶的一个口接冷凝管，用做冷凝回流。另一个口接10mL的加料漏斗，维持***温度在70℃，往烧瓶中缓慢滴加已调至碱性的还原剂溶液。还原剂溶液的组成是：0.6gC6H12O6·H2O、0.04gNaOH、5mL水。10分钟还原剂溶液滴加完毕，继续反应15分钟溶液完全变为橙色。离心洗涤，60℃干燥，即得到氧化亚铜粘土复合物。所得氧化亚铜粘土复合物中氧化亚铜纳米颗粒粒径为300～550nm。
实施例5、制备氧化亚铜粘土纳米复合物
将在25mL两口烧瓶中，加入0.2gCuSO4·5H2O、0.5g蒙脱土、10mL水，搅拌均匀并升温至80℃，搅拌速度为800rpm。两口瓶的一个口接冷凝管，用做冷凝回流。另一个口接10mL的加料漏斗，维持***温度在80℃，往烧瓶中缓慢滴加已调至碱性的还原剂溶液。还原剂溶液的组成是：0.8g次亚磷酸钠、0.05gKOH、8mL水。20分钟还原剂溶液滴加完毕，继续反应10分钟溶液完全变为橙色，离心洗涤，60℃干燥，即得到氧化亚铜粘土复合物。所得氧化亚铜粘土复合物中氧化亚铜纳米颗粒粒径为250～500nm。
实施例6、制备氧化亚铜粘土纳米复合物
将在25mL两口烧瓶中，加入0.3gCuSO4·5H2O、0.1g高岭土、10mL水，搅拌均匀并升温至75℃，搅拌速度为500rpm。两口瓶的一个口接冷凝管，用做冷凝回流。另一个口接10mL的加料漏斗，维持***温度在75℃，往烧瓶中缓慢滴加已调至碱性的还原剂溶液。还原剂溶液的组成是：0.3g硫酸羟氨、0.06gNaOH、5mL水。10分钟还原剂溶液滴加完毕，继续反应20分钟溶液完全变为橙色。离心洗涤，70℃干燥。所得氧化亚铜纳米颗粒粒径为400～600nm。
Claims (2)
1.一种制备氧化亚铜粘土复合物的方法，包括下述步骤：将可溶性二价铜盐和粘土加入水中，配制成铜盐粘土混合溶液；使所述铜盐粘土混合溶液升温至70-80℃，维持所述温度，将还原剂的碱性水溶液滴入所述铜盐粘土混合溶液中，滴加完毕后继续反应，直至反应溶液变为橙色，即得到氧化亚铜粘土复合物；
所述可溶性二价铜盐选自下述铜盐及其水合物中的至少一种：硫酸铜、硝酸铜、氯化铜和醋酸铜；
所述粘土选自下述至少一种：高岭土、蒙脱土和伊利石；
所述还原剂选自下述至少一种：水合肼、硼氢化钠、亚硫酸钠、葡萄糖、甲醛、抗坏血酸、次亚磷酸钠、雕白粉、锌粉和硫酸羟氨；
所述铜盐粘土混合溶液由下述质量份的物质组成：可溶性二价铜盐1-5份，粘土1-5份，和水100份；
所述还原剂的碱性水溶液由下述质量份的物质组成：还原剂1-10份，苛性碱0.1-1份，和水40-100份；所述苛性碱为NaOH和/或KOH；
所述还原剂的碱性水溶液与铜盐粘土混合溶液的体积比为1：1-1：5；
所述反应在搅拌状态下进行，所述搅拌的转速为500～1500rpm；所述将还原剂的碱性水溶液滴入所述铜盐粘土混合溶液中的滴加速度为0.1-0.5mL/min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：将氧化亚铜粘土复合物依次用水、乙醇进行洗涤并干燥的步骤，所述干燥的温度为60-70℃。
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