CN102557106A - 氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，它采用化学还原法，以多元醇为溶剂及还原剂，将乙酰丙酮铜在高温下还原，得到氧化亚铜空心纳米立方体，所获得的氧化亚铜空心纳米立方体边长约为150nm，壁厚约为20nm。该制备方法工艺简单，不需添加任何表面活性剂，操作简便，成本低，适合大规模生产。

Description

氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法
技术领域
    本发明涉及氧化亚铜的制备方法，具体涉及一种氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法。
背景技术
空心材料作为一种结构新颖的功能材料，与其体相材料相比具有密度低、表面活性高、表面渗透性强等特性，在生物标记、药物缓释、人工细胞、光子晶体和催化材料等领域表现出极大的潜在应用价值。此外，空心材料由于其特殊的核壳结构，中空部分往往能容纳大量的客体分子：一方面可作为微反应器，用于合成其他材料；另一方面，还可用于药物的包裹，实现药物的可控释放。
氧化亚铜（Cu2O）是一种非常重要的p型半导体金属氧化物，其禁带宽度为2.0 eV。在光催化、新型太阳能电池、磁存储装置、生物传感及涂料等领域有着广泛的应用。目前，关于Cu2O纳米材料的研究主要集中在纳米颗粒、纳米纤维、纳米薄膜等实心材料的合成，对Cu2O空心材料的研究相对较少。已报道的Cu2O空心材料的制备方法主要是表面活性剂辅助的液相还原法。例如方云等（CN101041456）以聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠形成的团簇为软模板、水合肼为还原剂，将铜离子还原得到Cu2O空心材料；刑兰兰等（湖北大学学报，2008，30（3）：267-269）以醋酸铜为铜源、聚乙烯吡咯烷酮和氢氧化钠为添加剂、葡萄糖为还原剂制备出了Cu2O开口空心纳米球；Xu等（J Phys Chem C 2008, 112: 16769-16773）以氯化铜为铜源、聚乙二醇和氢氧化钠为添加剂，采用溶剂热法制备了Cu2O空心纳米立方体；Gou等（Nano Letters, 2003, 3(2): 231-234）以硫酸铜为铜源、十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠为添加剂、抗坏血酸钠为还原剂，制备出了Cu2O空心纳米立方体。在文献报道的多种合成方法中，大多须使用表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇等。表面活性剂所具有的双亲结构，无论是在防止纳米粒子的团聚或在其形貌调控行为上，都展现了其在纳米材料制备中的重要作用。但是，表面活性剂的加入也存在一些负面问题。其一是表面活性剂的浓度往往直接影响产物的最终形貌，制备工艺中需精确调控表面活性剂的浓度，这给工业化生产带来了很多麻烦；其二是表面活性剂极易吸附在产物的表面，给产物的清洗带来不便，从而影响最终产物的纯度。因此开发一种不需要添加表面活性剂且操作简单易行的方法来合成Cu2O空心纳米材料是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，该制备方法不依靠表面活性剂，且操作简单易行。
本发明的技术解决方案是：它是以乙酰丙酮铜与多元醇混合，制备出氧化亚铜空心纳米立方体，具体步骤如下：
（1）将乙酰丙酮铜加入到多元醇中，在1000-1500转/分的搅拌条件下以一定升温速率升温至反应温度；
（2）反应一段时间后，将上述溶液静置冷却至室温，用乙醇和去离子水对产物进行多次洗涤，得到淡黄色沉淀物，将此沉淀物在70℃干燥得到氧化亚铜空心纳米立方体。
其中，所述多元醇与乙酰丙酮铜重量比为1：0.0005-0.020。
其中，多元醇是乙二醇、山梨醇、丙三醇、三乙二醇等中的一种。
其中，所述升温速率为2-5℃/秒。
其中，所述反应温度为180-240℃。
其中，所述反应时间为1-6小时。
本发明的有益效果是：
1、反应体系简单，仅使用乙酰丙酮铜（铜源）和多元醇（溶剂及还原剂）两种原料，未添加控制形貌的表面活性剂，合成工艺和所需要生产设备简单，适合工业化生产。
2、所合成的氧化亚铜空心纳米立方体，大小和形貌均一，边长约为150 nm，壁厚约为20 nm。
附图说明
图1是氧化亚铜空心纳米立方体透射电镜照片。
    图2氧化亚铜空心纳米立方体的X射线衍射图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。
实施例1：依以下步骤制备氧化亚铜空心纳米立方体
（1）将乙酰丙酮铜加入到多元醇中，在1000转/分的搅拌条件下以一定升温速率升温至反应温度，其中，所述多元醇与乙酰丙酮铜重量比为1：0.0005；其中，多元醇是乙二醇；其中，所述升温速率为2℃/秒；其中，所述反应温度为180℃；
（2）反应6小时后，将上述溶液静置冷却至室温，用乙醇和去离子水对产物进行多次洗涤，得到淡黄色沉淀物，将此沉淀物在70℃干燥得到氧化亚铜空心纳米立方体。
实施例2：依以下步骤制备氧化亚铜空心纳米立方体
（1）将乙酰丙酮铜加入到多元醇中，在1100转/分的搅拌条件下以一定升温速率升温至反应温度，其中，所述多元醇与乙酰丙酮铜重量比为1：0.001；其中，多元醇是山梨醇；其中，所述升温速率为3℃/秒；其中，所述反应温度为200℃；
（2）反应5小时后，将上述溶液静置冷却至室温，用乙醇和去离子水对产物进行多次洗涤，得到淡黄色沉淀物，将此沉淀物在70℃干燥得到氧化亚铜空心纳米立方体。
实施例3：依以下步骤制备氧化亚铜空心纳米立方体
（1）将乙酰丙酮铜加入到多元醇中，在1250转/分的搅拌条件下以一定升温速率升温至反应温度，其中，所述多元醇与乙酰丙酮铜重量比为1：0.01；其中，多元醇是丙三醇；其中，所述升温速率为4℃度/秒；其中，所述反应温度为220℃度；
（2）反应3小时后，将上述溶液静置冷却至室温，用乙醇和去离子水对产物进行多次洗涤，得到淡黄色沉淀物，将此沉淀物在70℃干燥得到氧化亚铜空心纳米立方体。
实施例4：依以下步骤制备氧化亚铜空心纳米立方体
（1）将乙酰丙酮铜加入到多元醇中，在1500转/分的搅拌条件下以一定升温速率升温至反应温度，其中，所述多元醇与乙酰丙酮铜重量比为1：0.020；其中，多元醇是三乙二醇；其中，所述升温速率为5℃/秒；其中，所述反应温度为240℃；
（2）反应1小时后，将上述溶液静置冷却至室温，用乙醇和去离子水对产物进行多次洗涤，得到淡黄色沉淀物，将此沉淀物在70℃干燥得到氧化亚铜空心纳米立方体。

Claims (6)

1.氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，其特征在于它是以乙酰丙酮铜与多元醇混合，制备出氧化亚铜空心纳米立方体；具体步骤如下：
（1）将乙酰丙酮铜加入到多元醇中，在1000-1500转/分的搅拌条件下以一定升温速率升温至反应温度；
（2）反应一段时间后，将上述溶液静置冷却至室温，用乙醇和去离子水对产物进行多次洗涤，得到淡黄色沉淀物，将此沉淀物在70℃下干燥得到氧化亚铜空心纳米立方体。
2.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，其特征在于：所述多元醇与乙酰丙酮铜重量比为1：0.0005-0.020。
3.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，其特征在于：其中，多元醇是乙二醇、山梨醇、丙三醇、三乙二醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，其特征在于：其中，所述升温速率为2-5℃/秒。
5.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，其特征在于：其中，所述反应温度为180-240℃。
6.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法，其特征在于：其中，所述反应时间为1-6小时。
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