一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，即將銅鹽溶解于水中，得濃度為0.5mol/l的銅鹽水溶液，然后用堿調(diào)pH為6-8，將得到的pH為6-8的銅鹽水溶液控制溫度為60℃，轉(zhuǎn)速為450r/min進(jìn)行攪拌1.5h，待有沉淀生成后抽濾，所得的濾餅用去離子水進(jìn)行洗滌2-3次，然后控制溫度為60℃進(jìn)行干燥，得前驅(qū)體；然后將鈉鹽、鉀鹽與所得前驅(qū)體一起放入球磨罐中進(jìn)行球磨，得到的混合液控制溫度為60℃進(jìn)行干燥后轉(zhuǎn)移入坩堝中，控制溫度為450-650℃進(jìn)行煅燒，然后隨爐冷卻到室溫，即得到粉體化學(xué)成分均勻，晶體形貌好的催化用納米多面體狀氧化銅粉體。其制備方法具有合成溫度較低，操作簡(jiǎn)單，等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米氧化銅粉體的制備方法，特別涉及一種催化用納米多面體狀 氧化銅粉體的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在我國(guó)剛剛起步的納米催化技術(shù)，目前盡管僅有TiO2等少數(shù)品種實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。 但已經(jīng)顯現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。在2004年底結(jié)束的納米科技研討會(huì)上，專家認(rèn)為，納米 材料具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)及表面特性，其催化活性和選擇性大大高于傳統(tǒng)催化劑，可作為 新型的催化材料應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)。無庸置疑隨著納米微粒粒徑的減小，表面積逐漸增大，吸 附能力和催化性能也隨之增強(qiáng)。這些獨(dú)特效應(yīng)使納米催化劑不僅可以控制反應(yīng)速度，大大 提高反應(yīng)效率，甚至可以使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)進(jìn)行。近年來，人們采用了前驅(qū)體的分解、 溶膠凝膠技術(shù)、微乳液法、沉淀法、水熱法等各種物理化學(xué)方法，制備出了各種氧化銅微/ 納米結(jié)構(gòu)，其中有納米片、納米線、納米棒、納米帶、納米針、納米管、納米籠和復(fù)雜的三維分 級(jí)結(jié)構(gòu)。
[0003] 由于相對(duì)簡(jiǎn)單和低能耗的特點(diǎn)，化學(xué)沉淀法是制備納米結(jié)構(gòu)材料的一種很有效的 方法。但是，在沉淀過程中的主要缺點(diǎn)就是對(duì)晶體大小，結(jié)晶度等控制不足。到現(xiàn)在為止， 已經(jīng)嘗試?yán)猛ㄟ^化學(xué)沉淀法合成分散的納米技術(shù)，如在溶液中加入不同表面活性劑以及 采用不同的反應(yīng)體系。但是這些方法的焦點(diǎn)主要集中在沉淀的過程而不是隨后的煅燒。通 常，催化劑和表面活性劑的使用會(huì)將雜質(zhì)帶到所需的產(chǎn)品中，這將會(huì)影響其化學(xué)性能。此 夕卜，這些方法并不適用于復(fù)雜的大型工業(yè)生產(chǎn)過程。在與上面提到的技術(shù)相比，低溫熔鹽法 具有儀器簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，環(huán)境友好等突出的優(yōu)點(diǎn)。熔融NaNO 3 - KNO3共晶具有動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì) 性質(zhì)，如相對(duì)低的黏度和低熔點(diǎn)溫度。共晶點(diǎn)在混合物中低于任何純物質(zhì)的熔點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng) 溫度高于共晶點(diǎn)的時(shí)候，反應(yīng)體系將包含所有的液體狀態(tài)反應(yīng)物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決上述的氧化銅粉體制備過程中，最終所得的氧化銅粉體 顆粒過大、粉體團(tuán)聚過于嚴(yán)重引發(fā)的催化性能不良等技術(shù)問題而提供一種催化用納米多面 體狀氧化銅粉體的制備方法，該制備方法所得的納米多面體狀氧化銅粉體具有晶體形貌 好，粒徑較小，結(jié)晶度高、團(tuán)聚程度較低等特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案 一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，具體包括如下步驟： (1 )、將銅鹽溶解于水中，配成濃度為0. 5mol/l的銅鹽水溶液，然后用堿調(diào)pH為6-8,即 得pH為6-8的銅鹽水溶液； 所述堿為 NH3 · H20、NaOH 或 KOH ; 所述銅鹽為 CuCl2. 2H20、Cu (NO3) 2· 3H20 或 Cu (CH3COO) 2; (2)、將步驟（1)所得的pH為6-8的銅鹽水溶液放在恒溫磁力攪拌器中控制溫度為 60°C，轉(zhuǎn)速為450r/min攪拌I. 5h，待有沉淀生成后抽濾，所得的濾餅用去離子水進(jìn)行洗滌 2-3次，然后控制溫度為60°C進(jìn)行干燥，得到前驅(qū)體； (3) 、將熔鹽即鈉鹽和鉀鹽與步驟（2)所得的前驅(qū)體一起放入球磨罐中，控制球磨罐中 的球：鈉鹽、鉀鹽與步驟（2)所得的前驅(qū)體：酒精按體積比為2:1:0. 6的比例進(jìn)行球磨2h， 得到混合漿料； 上述所用的前驅(qū)體、鈉鹽、鉀鹽的量，按質(zhì)量比計(jì)算，即前驅(qū)體：鈉鹽：鉀鹽比為 1. 64:1:1 ； 所述的鈉鹽為NaNO3，所述的鉀鹽為KNO3; (4) 、將步驟（3)所得的混合液控制溫度為60°C進(jìn)行干燥后轉(zhuǎn)移入坩堝中，控制溫度為 450-650°C進(jìn)行煅燒2h，然后在空氣中自然冷卻到室溫，即得到催化用納米多面體狀氧化銅 粉體。
[0006] 上述所得的催化用納米多面體狀氧化銅粉體，由于具有多面體結(jié)構(gòu)，晶體形貌好， 團(tuán)聚程度低，結(jié)晶度高等特點(diǎn)，因此用于水中污染物，特別是實(shí)驗(yàn)室階段用于羅丹明B的降 解，其降解效率IOOmin可達(dá)90%。
[0007] 本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明的一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，與現(xiàn)有的溶膠凝膠法和傳 統(tǒng)水熱法相比，本發(fā)明利用銅鹽和堿源為原料，通過加入熔鹽即鈉鹽和鉀鹽進(jìn)行燒結(jié)出多 面體狀的納米氧化銅粉體。由于鈉鹽和鉀鹽即NaNOjP KNO 3共晶熔融點(diǎn)較低且在熔融狀態(tài) 下黏度較低，處在此種反應(yīng)環(huán)境中反應(yīng)物有較高的擴(kuò)散系數(shù)，較長(zhǎng)的擴(kuò)散距離，氧化銅晶體 能得到良好的生長(zhǎng)。該反應(yīng)受界面反應(yīng)機(jī)制控制，通過控制溫度和時(shí)間可間接控制顆粒粒 徑，獲得形態(tài)為多面體狀的氧化銅顆粒。且在反應(yīng)過程中，鈉鹽和鉀鹽貫穿于生成的粉體顆 粒之間，能有效的阻止顆粒之間的關(guān)聯(lián)，降低了顆粒團(tuán)聚程度。
[0008] 進(jìn)一步，本發(fā)明的催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，具有合成溫度較 低，操作簡(jiǎn)單，最終得到的催化用納米多面體狀氧化銅粉體化學(xué)成分均勻，晶體形貌好等優(yōu) 點(diǎn)。其用于催化降解有機(jī)污染物性能相比較于商品納米氧化銅得到了大幅提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1、實(shí)施例1中對(duì)應(yīng)煅燒溫度分別為650°C、550°C、450°C所得的催化用納米多面 體狀氧化銅粉體的XRD圖； 圖2a、實(shí)施例1中650°C煅燒溫度下制備的氧化銅SEM圖； 圖2b、實(shí)施例1中550°C煅燒溫度下制備的氧化銅SEM圖； 圖2c、實(shí)施例1中450°C煅燒溫度下制備的氧化銅SEM圖； 圖3、商業(yè)購(gòu)買的氧化銅粉體、實(shí)施例1對(duì)應(yīng)煅燒溫度分別為650°C、550°C、450°C下的 所得的催化用納米多面體狀氧化銅粉體對(duì)羅丹明B的降解效率示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡釋，但并不限制本發(fā)明。
[0011] 本發(fā)明的實(shí)施例中所用主要設(shè)備的型號(hào)及生產(chǎn)廠家的信息如下： 球磨機(jī)：QM-2SP2 (2L)，南京南大儀器廠； 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9240A，上海精宏設(shè)備有限公司； 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：DF-101S，鄭州世紀(jì)雙科實(shí)驗(yàn)儀器 有限公司； 循環(huán)水式多用真空泵：鄭州博科儀器設(shè)備有限公司； 快速升溫箱式電爐：洛陽(yáng)神佳窯業(yè)有限公司； 可見分光光度計(jì)：上海菁華科技儀器有限公司。
[0012] 本發(fā)明的各實(shí)施例中所用的原料的規(guī)格及生產(chǎn)廠家的信息如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟： (1 )、將銅鹽溶解于水中，配成濃度為0. 5mol/l的銅鹽水溶液，然后用堿調(diào)pH為6-8,即 得pH為6-8的銅鹽水溶液； 所述堿為 NH3 ? H20、NaOH 或 KOH ; 所述銅鹽為 CuCl2. 2H20、Cu (N03) 2. 3H20 或 Cu (CH3C00) 2; (2) 、將步驟（1)所得的pH為6-8的銅鹽水溶液控制溫度為60°C，轉(zhuǎn)速為450r/min進(jìn) 行攪拌1. 5h，待有沉淀生成后抽濾，所得的濾餅用去離子水進(jìn)行洗滌2-3次，然后控制溫度 為60°C進(jìn)行干燥，得到前驅(qū)體； (3) 、將鈉鹽、鉀鹽與步驟（2)所得的前驅(qū)體一起放入球磨罐中，控制球磨罐中的球：鈉 鹽、鉀鹽與步驟（2)所得的前驅(qū)體：酒精按體積比為2:1:0. 6的比例進(jìn)行球磨2h，得到混合 液； 上述所用的步驟（2)所得的前驅(qū)體、鈉鹽、鉀鹽的量，按質(zhì)量比計(jì)算，即步驟（2)所得的 前驅(qū)體：鈉鹽：鉀鹽比為1. 64:1:1 ; 所述鈉鹽為NaN03，所述鉀鹽為KN03; (4) 、將步驟（3)所得的混合液控制溫度為60°C進(jìn)行干燥后轉(zhuǎn)移入坩堝中，再控制溫度 為450-650°C進(jìn)行煅燒2h，然后隨爐冷卻到室溫，即得到催化用納米多面體狀氧化銅粉體。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，其特征在于 步驟（1)中所述堿為NH3 ? H20,所述銅鹽為Cu (N03) 2. 3H20 ; 步驟（4)中的煅燒溫度為650°C、550°C或450°C。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，其特征在于 步驟（1)中所述堿為NH3 ? H20,所述銅鹽為CuCl2. 2H20 ; 步驟（4)中煅燒溫度分別為650°C、550°C或450°C。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種催化用納米多面體狀氧化銅粉體的制備方法，其特征在于 步驟（1)中所述堿為NaOH ;所述銅鹽為Cu(N03)2. 3H20 ; 步驟（4)中煅燒溫度分別為650°C、550°C或450°C。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK104477966SQ201410634090
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】曾濤, 白楊, 劉偉景, 姚偉峰 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院