一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及氧化亞銅，提供了一種以碳量子點為還原劑合成具有特殊形貌的氧化亞銅微晶。所述的碳量子點是以青草為原料，利用水熱法得到碳量子點。所述的氧化亞銅的合成是以碳量子點為還原劑，以銅鹽為銅源，在表面活性劑和NaOH溶液的存在下，利用水熱法，經(jīng)過水洗，醇洗以及離心烘干得到一種局域特殊形貌的氧化亞銅微晶。該方法制備的氧化亞銅為微米尺寸且尺寸形貌分布均勻，純度高。
【專利說明】一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法；制備工藝簡單，原料環(huán)保，廉價易得，產(chǎn)品純度高。
技術(shù)背景
[0002]作為一種重要的？型金屬氧化物半導(dǎo)體材料，氧化亞銅在光電轉(zhuǎn)換，氣體傳感，光催化等領(lǐng)域存在潛在的價值而受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注；在過去的研宄中發(fā)現(xiàn)氧化亞銅的性質(zhì)與其形貌及粒徑大小之間具有重要的聯(lián)系；例如，在以氧化亞銅為催化劑光催化降解甲基橙的過程中發(fā)現(xiàn)，暴露(100)晶面的立方狀氧化亞銅催化活性明顯低于暴露(111)晶面的正八面體型氧化亞銅，080等人發(fā)現(xiàn)立方狀氧化亞銅的光催化活性隨著其粒徑的減小而增加161:1:61*8，2014，114，88)；由于氧化亞銅形貌對其性質(zhì)具有重要的影響，因而控制合成具有特定尺寸、形貌的氧化亞銅一直是國內(nèi)外研宄的熱點；在過去的幾年中，許多具有特定形貌的微納米材料被先后合成，例如:立方體狀、正八面體狀、球狀、納米線狀、納米管狀等。
[0003]碳量子點是一種新型的碳納米材料，其具有無毒，對環(huán)境無害，合成成本低等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于生物成像，光催化，重金屬離子檢測等領(lǐng)域，在過去制備氧化亞銅的實驗中，通常采用的還原劑為小分子化合物，如:抗壞血酸、水合肼、多元醇等。相對于上述所采用的還原劑，本實驗中所用的碳量子點還原劑具有廉價易得、環(huán)保、穩(wěn)定等優(yōu)點。
[0004]迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)有人采用以青草為原料制備的碳量子點為還原劑水熱還原制備氧化亞銅，該方法制備的氧化亞銅為微米尺寸且尺寸形貌分布均勻，純度高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種以水熱青草所制備的碳量子點為還原劑，水熱合成氧化亞銅微晶的方法。
[0006]本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn):
(1)制備碳量子點還原劑:稱取一定量的青草置于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，加入蒸館I水，水熱反應(yīng)；過濾得到碳量子點溶液。
[0007](2)稱取一定質(zhì)量銅鹽，加入蒸餾水、似0！1溶液、碳量子點溶液、表面活性劑，磁力攪拌后，轉(zhuǎn)移到水熱釜中，水熱反應(yīng)后；得到的產(chǎn)物用水和醇洗凈，離心，烘干，得到氧化亞銅。
[0008]步驟1中青草為結(jié)縷草，剪股穎或鈍葉草；每10~30此的蒸餾水加入2~6 8的青草。
[0009]步驟1中，水熱反應(yīng)溫度為160~2001，反應(yīng)時間為2~6匕。
[0010]步驟2中，銅鹽，版10?溶液，表面活性劑，碳量子點溶液和蒸餾水的質(zhì)量體積比為:255呢:10~20此:200~800呢:8此:10此；其中溶液的濃度為1咖丄/匕
[0011]步驟2 中，銅鹽為 01?:122?。?0，⑶⑶0》3??！20 或 013045！！20。
[0012]步驟2中，表面活性劑為聚乙二醇，其分子量為2000。
[0013]步驟2中攪拌時間為10~150 min，攪拌速率為100~1500 r/min。
[0014]步驟2中水熱反應(yīng)的溫度為160~200°C，水熱反應(yīng)的時間為6~10 h。
[0015]水洗時所用水為蒸餾水，醇洗時所用的醇為無水乙醇。
[0016]氧化亞銅的形貌為分級球狀氧化亞銅、球形氧化亞銅或花狀氧化亞銅；利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對產(chǎn)物進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)分析。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為所制備碳量子點的透射電鏡圖，從圖中可以看出水熱青草所制備的碳量子點粒徑在3-5 nm，分散性好。
[0018]圖2為所制備三種不同形貌氧化亞銅微晶樣品的XRD衍射譜圖，圖中衍射峰均與立方相氧化亞銅標(biāo)準(zhǔn)卡片--對應(yīng)；a:分級球狀Cu2O ；b:球形Cu2O ；c:花狀Cu20。
[0019]圖3為所制備的不同形貌氧化亞銅微晶的掃描電鏡照片:a，b:分級球狀Cu2O ;c，d:球形 Cu2O ;e，f:花狀 Cu2Oo

【具體實施方式】
[0020]實施例1碳量子點的制備
碳量子點的制備采用的是水熱合成法:稱取4 g的青草于50 mL的聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，而后加入20 mL蒸餾水，而后置于180°C的干燥箱中保溫4 h，取出反應(yīng)釜待自然冷卻至室溫后，過濾掉固體雜質(zhì)得到碳量子點溶液。
[0021]實施例2分級球狀氧化亞銅的制備
將255 mg的Cu(NO3) 3H20溶于10 mL蒸餾水中，而后加入10 mL NaOH溶液(I mol/L)，滴加完后加入600 mg的聚乙二醇2000和8 mL所制備的碳量子溶液，混合溶液1500r/min攪拌10 min，然后轉(zhuǎn)移到50 mL聚四氟乙稀的反應(yīng)藎中，放入烘箱中，180°C下反應(yīng)8h，取出反應(yīng)釜自然冷卻至室溫；將所得樣品用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，離心后置于真空干燥箱內(nèi)60°C干燥8 h。
[0022]實施例3球形氧化亞銅的制備
將255 mg的CuC122H20溶于10 mL蒸餾水中，而后加入20 mL NaOH溶液(I mol/L)，滴加完后加入800 mg的聚乙二醇2000和8 mL所制備的碳量子溶液，混合溶液100 r/min攪拌150 min，然后轉(zhuǎn)移到50 mL聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，放入烘箱中，200°C下反應(yīng)6 h，取出反應(yīng)釜自然冷卻至室溫；將所得樣品用去離子水和無水乙醇分別清洗3次，離心后置于真空干燥箱內(nèi)60°C干燥8 ho
[0023]實施例4花狀氧化亞銅的制備
將255 mg的CuC122H20溶于10 mL蒸餾水中，而后加入20 mL NaOH溶液(I mol/L),滴加完后加入200 mg的聚乙二醇2000和8 mL所制備的碳量子溶液，混合溶液900 r/min攪拌80 min，然后轉(zhuǎn)移到50 mL聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，放入160°C的烘箱中反應(yīng)10 h，取出反應(yīng)釜自然冷卻至室溫；將所得樣品用蒸餾水和無水乙醇分別清洗3次，離心后置于真空干燥箱內(nèi)60°C干燥8 h?
【權(quán)利要求】
1.一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:稱取一定質(zhì)量銅鹽，加入蒸餾水、版10?溶液、碳量子點溶液和表面活性劑，磁力攪拌后，轉(zhuǎn)移到水熱釜中，水熱反應(yīng)后；得到的產(chǎn)物用水和醇洗凈，離心，烘干，得到氧化亞銅。
2.如權(quán)利要求1所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于所述碳量子點溶液的制備方法如下:稱取一定量的青草置于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，加入蒸飽水，水熱反應(yīng)；過濾得到碳量子點溶液。
3.如權(quán)利要求2所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:所述青草為結(jié)縷草，剪股穎或鈍葉草海10-30此的蒸餾水加入2~6 8的青草。
4.如權(quán)利要求2所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:水熱反應(yīng)溫度為160~2001，反應(yīng)時間為2~6匕。
5.如權(quán)利要求1所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:銅鹽，版10?溶液，表面活性劑，碳量子點溶液和蒸餾水的質(zhì)量體積比為:255 1118:10~201111:200~800呢:8此:10此；其中恥0！1溶液的濃度為1咖丄/匕
6.如權(quán)利要求1或5所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:銅鹽為011 (^03).340 或 ?:1130:5??！20。
7.如權(quán)利要求1或5所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:表面活性劑為聚乙二醇，其分子量為2000。
8.如權(quán)利要求1所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:攪拌時間為10~150 111111，攪拌速率為100~1500 ^/舊!!。
9.如權(quán)利要求1所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法，其特征在于:水熱反應(yīng)的溫度為160~2001，水熱反應(yīng)的時間為6~10匕。
10.如權(quán)利要求1所述的一種以碳量子點為還原劑制備氧化亞銅微晶的方法， 其特征在于:水洗時所用水為蒸餾水，醇洗時所用的醇為無水乙醇。
【文檔編號】C01G3/02GK104477967SQ201410656234
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】陳琳琳, 陳敏, 邢潮勝, 姜德立 申請人:江蘇大學(xué)