本發(fā)明屬于功能材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種氧化銅納米材料的制備方法。

背景技術(shù)：
氧化銅（CuO）是一種銅的黑色氧化物，略顯兩性，稍有吸濕性。氧化銅主要用于制人造絲、陶瓷、釉及搪瓷、電池、石油脫硫劑、殺蟲劑，也供制氫、催化劑、綠色玻璃等用。納米氧化銅具有抗菌殺菌功能。納米氧化銅對肺炎桿菌、綠膿桿菌等具有良好的抑菌能力。研究表明，在大于帶寬能量的光激發(fā)下，納米氧化銅與氧或者水能與光生空穴-電子對作用產(chǎn)生活性氧等自由基，這些自由基與細(xì)胞中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使細(xì)胞分解而達(dá)到殺菌抗菌的效果。新型納米氧化銅的性質(zhì)不同于常規(guī)的氧化銅，例如氧化銅納米顆粒、氧化銅納米棒、氧化銅納米片和氧化銅納米梭具有新穎的形貌和結(jié)構(gòu)，從而帶來性質(zhì)的不同和應(yīng)用場合的不同。納米氧化銅的常規(guī)制備方法包括溶劑熱法、熱解法、微波法和磁控濺射法等。新型納米氧化銅具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域里顯示出廣闊的應(yīng)用前景，如應(yīng)用于生物醫(yī)藥、傳感器和催化材料等領(lǐng)域。制備新型氧化銅納米材料及其應(yīng)用研究已經(jīng)成為納米材料領(lǐng)域的研究前沿和熱點之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種制備成本低，易于操作控制，反應(yīng)溫度低,目的產(chǎn)物收率高，均一性好，且具有較高催化活性的氧化銅納米材料的制備方法。通過多組對比試驗，發(fā)現(xiàn)草酸在制備工藝中起著重要作用。所制備的氧化銅納米材料，具有良好的光催化性能，光催化降解染料的工藝條件下，60分鐘降解率達(dá)到了98%以上。本發(fā)明制備方法同樣可以應(yīng)用于其它功能材料的化學(xué)合成研究，且具有廣闊的應(yīng)用前景。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。一種氧化銅納米材料的制備方法，向草酸水溶液中滴加可溶性銅鹽水溶液，在恒溫并且攪拌條件下反應(yīng)直到前驅(qū)物沉淀生成，反應(yīng)結(jié)束后，再經(jīng)過濾、水洗、干燥和煅燒后即得目的產(chǎn)物。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述草酸水溶液的摩爾濃度為0.1～1.0mol/L；所述可溶性銅鹽為硝酸銅或乙酸銅的一種或其混合物，其摩爾濃度為0.01～0.25mol/L；銅鹽和草酸的摩爾比為1:5～50。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述滴加速度為60～180滴/分鐘；所述恒溫溫度在20～30℃；所述攪拌速度在100～150轉(zhuǎn)/分鐘；所述攪拌條件下的反應(yīng)時間為10～30分鐘。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述干燥時間為1～3小時，干燥溫度為60～100℃，升溫速率為2～10℃/分鐘。更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述煅燒時間為2～5小時，煅燒溫度為300～400℃，升溫速率為2～20℃/分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點。（1）本發(fā)明開發(fā)了制備氧化銅納米材料新工藝路線，產(chǎn)品是分布均勻的氧化銅納米粒子。氧化銅納米粒子的尺寸在50～100nm之間。該工藝制備成本低，操作容易控制，具有較高的生產(chǎn)效率，可以實現(xiàn)工業(yè)化大量生產(chǎn)。（2）目的產(chǎn)物收率（99.2%～99.6%），產(chǎn)品純度高（99.5％～99.8％）可滿足工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)梢姽獯呋牧系囊?。?）本發(fā)明制備的目的產(chǎn)物氧化銅納米材料是可見光催化材料，60分鐘降解率可達(dá)到（98.0％～99.5％），具有較高的催化活性。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。圖1為本發(fā)明的氧化銅納米材料SEM圖。圖2為本發(fā)明的氧化銅納米材料SEM圖。圖3為本發(fā)明的氧化銅納米材料SEM圖。圖4為本發(fā)明的氧化銅納米材料SEM圖。圖5為本發(fā)明的氧化銅納米材料X射線衍射圖。圖6為本發(fā)明的氧化銅納米材料前驅(qū)物的紅外光譜圖。圖7為本發(fā)明的氧化銅納米材料前驅(qū)物的SEM圖。圖8為本發(fā)明的氧化銅納米材料前驅(qū)物的熱重分析圖。具體實施方式本發(fā)明設(shè)計出一種化學(xué)制備方法，通過新的化學(xué)途徑制備氧化銅納米材料，其光催化性質(zhì)可以通過光催化降解典型的染料甲基橙進(jìn)行評估。該方法系向草酸水溶液中滴加可溶性銅鹽水溶液，在恒溫并且攪拌的條件下反應(yīng)直到前驅(qū)物沉淀生成，過濾、水洗、干燥和煅燒后即得目的產(chǎn)物。本發(fā)明制備步驟是。（1）向草酸水溶液中滴加可溶性銅鹽水溶液，草酸水溶液的摩爾濃度為0.1～1.0mol/L；可溶性銅鹽為硝酸銅或乙酸酸銅的一種或其混合物，其摩爾濃度為0.01～0.25mol/L；銅鹽和草酸的摩爾比為1:5～50；滴加溶液的速度為60～180滴/分鐘。（2）將得到混和溶液在恒溫并且攪拌的條件下反應(yīng)直到前驅(qū)物沉淀生成，恒溫溫度在20～30℃；攪拌速度在100～150轉(zhuǎn)/分鐘；攪拌反應(yīng)時間為10～30分鐘。（3）將生成的前驅(qū)物沉淀過濾干燥后，再進(jìn)行煅燒，干燥時間為1～3小時，干燥溫度為60～100℃，升溫速率為2～10℃/分鐘；煅燒時間為2～5小時，煅燒溫度為300～400℃，升溫速率為2～20℃/分鐘。（4）利用所制備的氧化銅納米材料作為光催化劑（0.2g/L），降解10mg/L的甲基橙溶液。光催化實驗中所用光源為300W氙燈。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中攪拌30分鐘，達(dá)到吸附平衡后進(jìn)行光照。用分光光度計測定甲基橙染料濃度變化。參見圖1～4所示，為本發(fā)明的氧化銅納米材料SEM圖，可以看出產(chǎn)物是分布均勻的氧化銅納米粒子，氧化銅納米粒子的尺寸在50～100nm之間。圖5為本發(fā)明的氧化銅納米材料X射線衍射圖，PDF卡號為：48-1548。圖6為本發(fā)明的氧化銅納米材料前驅(qū)物的紅外光譜圖。圖7為本發(fā)明的氧化銅納米材料前驅(qū)物的SEM圖。圖8為本發(fā)明的氧化銅納米材料前驅(qū)物的熱重分析圖。實施例1。將硝酸銅和草酸分別配成水溶液，在20℃并且攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，把硝酸銅水溶液滴加到草酸水溶液。硝酸銅水溶液的摩爾濃度為0.05mol/L，草酸水溶液的摩爾濃度為0.5mol/L。硝酸銅和草酸的摩爾比為1：10。滴加硝酸銅水溶液的速度為180滴/分鐘,攪拌條件下的反應(yīng)時間為10分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，過濾水洗后干燥，干燥時間為3小時，干燥溫度為80℃，升溫速率為10℃/分鐘。接續(xù)在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為400℃，煅燒時間為2h，升溫速率為10℃/分鐘。自然冷卻后，即得到目的產(chǎn)物。產(chǎn)品是分布均勻的氧化銅納米粒子，氧化銅納米粒子的尺寸在50～80nm之間。其產(chǎn)品的收率為99.2%。產(chǎn)品純度99.5%，雜質(zhì)含量：碳小于0.5%。利用所制備的氧化銅納米材料作為光催化劑（0.2g/L），降解10mg/L的甲基橙溶液。光催化實驗中所用光源為300W氙燈。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中攪拌30分鐘，達(dá)到吸附平衡后進(jìn)行光照。用分光光度計測定甲基橙染料濃度，計算降解率。在光催化評價催化活性的試驗中，60分鐘的降解率為98.0%。實施例2。將乙酸銅和草酸分別配成水溶液，在20℃并且攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，把乙酸銅水溶液滴加到草酸水溶液。乙酸銅水溶液的摩爾濃度為0.1mol/L，草酸水溶液的摩爾濃度為1.0mol/L。乙酸銅和草酸的摩爾比為1：20。滴加乙酸銅水溶液的速度為180滴/分鐘,攪拌條件下的反應(yīng)時間為10分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，過濾水洗后干燥，干燥時間為3小時，干燥溫度為80℃，升溫速率為10℃/分鐘。接續(xù)在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為400℃，煅燒時間為2h，升溫速率為10℃/分鐘。自然冷卻后，即得到目的產(chǎn)物。產(chǎn)品是分布均勻的氧化銅納米粒子，氧化銅納米粒子的尺寸在50～70nm之間。其產(chǎn)品的收率為99.5%。產(chǎn)品純度99.7%，雜質(zhì)含量：碳小于0.3%。利用所制備的氧化銅納米材料作為光催化劑（0.2g/L），降解10mg/L的甲基橙溶液。光催化實驗中所用光源為300W氙燈。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中攪拌30分鐘，達(dá)到吸附平衡后進(jìn)行光照。用分光光度計測定甲基橙染料濃度，計算降解率。在光催化評價催化活性的試驗中，60分鐘的降解率為99.1%。實施例3。將乙酸銅和草酸分別配成水溶液，在20℃并且攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，把乙酸銅水溶液滴加到草酸水溶液。乙酸銅水溶液的摩爾濃度為0.1mol/L，草酸水溶液的摩爾濃度為1.0mol/L。乙酸銅和草酸的摩爾比為1：20。滴加乙酸銅水溶液的速度為60滴/分鐘,攪拌條件下的反應(yīng)時間為10分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，過濾水洗后干燥，干燥時間為3小時，干燥溫度為80℃，升溫速率為10℃/分鐘。接續(xù)在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為300℃，煅燒時間為5h，升溫速率為20℃/分鐘。自然冷卻后，即得到目的產(chǎn)物。產(chǎn)品是分布均勻的氧化銅納米粒子，氧化銅納米粒子的尺寸在80～100nm之間。其產(chǎn)品的收率為99.6%。產(chǎn)品純度99.5%，雜質(zhì)含量：碳小于0.5%。利用所制備的氧化銅納米材料作為光催化劑（0.2g/L），降解10mg/L的甲基橙溶液。光催化實驗中所用光源為300W氙燈。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中攪拌30分鐘，達(dá)到吸附平衡后進(jìn)行光照。用分光光度計測定甲基橙染料濃度，計算降解率。在光催化評價催化活性的試驗中，60分鐘的降解率為99.0%。實施例4。將硝酸銅和草酸分別配成水溶液，在20℃并且攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，把硝酸銅水溶液滴加到草酸水溶液。硝酸銅水溶液的摩爾濃度為0.1mol/L，草酸水溶液的摩爾濃度為1.0mol/L。硝酸銅和草酸的摩爾比為1：50。滴加硝酸銅水溶液的速度為60滴/分鐘,攪拌條件下的反應(yīng)時間為20分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，過濾水洗后干燥，干燥時間為3小時，干燥溫度為60℃，升溫速率為10℃/分鐘。接續(xù)在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為400℃，煅燒時間為3h，升溫速率為10℃/分鐘。自然冷卻后，即得到目的產(chǎn)物。產(chǎn)品是分布均勻的氧化銅納米粒子，氧化銅納米粒子的尺寸在60～80nm之間。其產(chǎn)品的收率為99.3%。產(chǎn)品純度99.7%，雜質(zhì)含量：碳小于0.3%。利用所制備的氧化銅納米材料作為光催化劑（0.2g/L），降解10mg/L的甲基橙溶液。光催化實驗中所用光源為300W氙燈。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中攪拌30分鐘，達(dá)到吸附平衡后進(jìn)行光照。用分光光度計測定甲基橙染料濃度，計算降解率。在光催化評價催化活性的試驗中，60分鐘的降解率為98.9%。實施例5。將乙酸銅和草酸分別配成水溶液，在30℃并且攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，把乙酸銅水溶液滴加到草酸水溶液。乙酸銅水溶液的摩爾濃度為0.2mol/L，草酸水溶液的摩爾濃度為1.0mol/L。乙酸銅和草酸的摩爾比為1：10。滴加乙酸銅水溶液的速度為60滴/分鐘,攪拌條件下的反應(yīng)時間為30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，過濾水洗后干燥，干燥時間為2小時，干燥溫度為60℃，升溫速率為10℃/分鐘。接續(xù)在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為400℃，煅燒時間為5h，升溫速率為10℃/分鐘。自然冷卻后，即得到目的產(chǎn)物。產(chǎn)品是分布均勻的氧化銅納米粒子，氧化銅納米粒子的尺寸在60～90nm之間。其產(chǎn)品的收率為99.5%。產(chǎn)品純度99.7%，雜質(zhì)含量：碳小于0.3%。利用所制備的氧化銅納米材料作為光催化劑（0.2g/L），降解10mg/L的甲基橙溶液。光催化實驗中所用光源為300W氙燈。照射之前，含有催化材料的甲基橙溶液在黑暗中攪拌30分鐘，達(dá)到吸附平衡后進(jìn)行光照。用分光光度計測定甲基橙染料濃度，計算降解率。在光催化評價催化活性的試驗中，60分鐘的降解率為99.4%。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。