本發(fā)明屬于納米材料及其制備領域，特別涉及一種CuI納米粉體的制備方法。

背景技術：

CuI是一種用途十分廣泛的物質，在有機催化、太陽能電池、二極管發(fā)光、樹脂改性、人工降雨等領域有著重要的應用。其中，CuI作為催化劑，可以催化一系列鹵代烴參與的偶聯反應，例如Heck反應、Suzuki反應及Ullmann反應等。

目前，CuI的制備方法較多。比如：元素直接反應法(Yaqing Liu,et.al.Synthesis of nano-CuI and its catalytic activity in the thermal decomposition of ammonium perchlorate，Res.Chem.Intermed.，2015，41:3885–3892)，電沉積法(Takeshi Takeda,et.al.Copper(I)iodide-catalyzed regioselective allylation ofα-(2-pyridylthio)allylstannanes.A new route toδ,ε-unsaturated ketones,Tetrahedron Lett.，1997，38，2879–2882)，水熱法(L.P.Zhang,et.al.Growth and shape evolution of octahedral CuI crystal by a SC-assisted hydrothermal method，Mater.Res.Bull.，2006，41，905–908)，脈沖激光沉積法(P.M.Sirimanne,et.al.Characterization of transparent conducting CuI thin films prepared by pulse laser deposition technique，Chem.Phys.Lett.，2002，366,485–489)，真空蒸發(fā)法(K.Tennakone,et.al.Deposition of thin conducting films of CuI on glass，Sol.Energy Mater.Sol.Cells，1998，55,283–289)，等等。

現有的制備方法雖然可以制備出CuI，但仍然存在一些不足，如：在制備過程中，有的需要使用復雜昂貴的設備、有的需要使用添加劑、有的需要高溫條件、有的產生毒性較大的副產物，特別是液相法制備過程中產物粒子容易發(fā)生團聚，CuI超細納米粉較難制備。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種簡單易行、節(jié)約成本、節(jié)能環(huán)保的CuI納米粉體制備方法。

本發(fā)明為實現發(fā)明目的，采用如下技術方案：

本發(fā)明一鍋球磨固相法制備CuI納米粉體的方法，其特點在于：在室溫下通過對由二價銅鹽、碘化物和亞硫酸鈉構成的混合原料進行機械球磨而引發(fā)固相反應，一鍋法制備出CuI納米粉體。具體包括如下步驟：

將二價銅鹽、碘化物和亞硫酸鈉按照2∶2∶1～1.5的摩爾比混合均勻，獲得混合原料；將混合原料放入球磨鋯罐中在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下進行球磨固相反應；反應1～8小時后，將球磨反應所得產物用蒸餾水進行洗滌，離心分離，然后在60℃、0.1MPa真空度下真空干燥2小時，即得到CuI納米粉體。

所述的二價銅鹽是五水合硫酸銅或二水合氯化銅；所述的碘化物是碘化鉀或碘化鈉。

與現有技術相比，本發(fā)明的積極效果是：

本發(fā)明提供了反應原料一鍋法室溫固相球磨反應制備CuI納米粉體的技術，制備過程簡單、易于控制；避免使用表面活性劑、模板劑和溶劑，提高了產物純度，也符合材料合成綠色化的要求；本發(fā)明提供的CuI納米粉體的制備方法，適合于大規(guī)模生產。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1、2、3、4、5和6制備的CuI納米粉體的XRD圖；

圖2為本發(fā)明實施例3、10、11、12和13制備的CuI納米粉體的XRD圖；

圖3為實施例3制備的CuI納米粉體的TEM圖像。

具體實施方式

以下提供本發(fā)明CuI納米粉體制備的具體實施方式。

實施例1

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.01摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時；用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.2nm CuI納米粉體。

實施例2

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.1的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.011摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時；用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.3nm CuI納米粉體。

實施例3

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時；用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.3nm CuI納米粉體。

實施例4

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.3的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.013摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.4nm CuI納米粉體。

實施例5

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.4的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.014摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.5nm CuI納米粉體。

實施例6

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.5的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.015摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.3nm CuI納米粉體。

實施例7

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的二水合氯化銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.1nm CuI納米粉體。

實施例8

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鈉、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.5nm CuI納米粉體。

實施例9

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的二水合氯化銅、0.02摩爾分析純的碘化鈉、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨2小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為17.3nm CuI納米粉體。

實施例10

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨1小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為16.1nm CuI納米粉體。

實施例11

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨3小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為18.6nm CuI納米粉體。

實施例12

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨4小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為19.3nm CuI納米粉體。

實施例13

本實施例按如下步驟制備CuI納米粉體：

按照2∶2∶1.2的摩爾比稱取0.02摩爾分析純的五水合硫酸銅、0.02摩爾分析純的碘化鉀、0.012摩爾分析純的亞硫酸鈉，混合均勻，獲得混合原料；將混合原料加入配備50個直徑6mm氧化鋯磨球和8個直徑10mm氧化鋯磨球的50mL氧化鋯球磨罐中，在QM-3SP04行星式高能球磨機中于480rpm下連續(xù)研磨8小時，用蒸餾水對產物進行洗滌，離心分離并在60℃和0.1MPa真空度下真空干燥2小時，得到平均晶粒尺寸為21.1nm CuI納米粉體。

上述實施例的結果分析：

1、X-射線衍射分析(XRD分析)：

分別將實施例1、2、3、4、5和6制得的CuI納米粉體進行XRD分析，結果見圖1。由Scherrer公式計算得到：反應原料中五水合硫酸銅、碘化鉀和亞硫酸鈉摩爾比分別為2∶2∶1、2∶2∶1.1、2∶2∶1.2、2∶2∶1.3、2∶2∶1.4、2∶2∶1.5時，所得CuI粒子的平均晶粒尺寸分別為17.2nm、17.3nm、17.3nm、17.4nm、17.5nm、17.3nm，表明反應原料中亞硫酸鈉含量的變化對CuI的平均晶粒大小幾乎沒有影響。

同時，對實施例3、10、11、12和13制得的CuI納米粉體進行XRD分析，結果見圖2。同樣由Scherrer公式計算得到：當球磨時間內分別為1h、2h、3h、4h、8h時，所得CuI粒子的平均晶粒尺寸分別為16.1nm、17.3nm、18.6nm、19.3nm、21.1nm，表明隨著球磨時間的延長，產物CuI的平均晶粒大小逐漸變大。在制備過程中，可以通過適當改變球磨時間來控制CuI粒子的平均晶粒尺寸。

2、透射電子顯微鏡分析(TEM分析)：

將實施例3制得的CuI納米粉體進行TEM分析，結果如圖3。從圖3可以看出CuI納米粒子粒徑分布范圍窄，其顆粒大小在20nm左右。