一種負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域,特別是指一種負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料,孔洞的邊界或表面由支柱或平板構(gòu)成,具有大的表面積增強(qiáng)了其催化和吸附等性能,因而被廣泛地應(yīng)用在氣體吸附、分離、異相催化以及離子交換等領(lǐng)域。
[0003]納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-1OOnm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料,其中,納米線、納米棒、納米管、納米帶等是一維的納米材料,具有大的長(zhǎng)徑比,顯示出獨(dú)特的光、電、磁、熱力學(xué)等特性,在納米器件、超大規(guī)模集成電路、生物工程、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。在金屬氧化物納米線中,CuO是一種ρ型窄帶隙(1.2eV)半導(dǎo)體材料,是目前已知的最窄帶隙的金屬氧化物半導(dǎo)體材料,具有與銅酸鹽類似的高溫超導(dǎo)性,但卻只含有Cu-O鍵,因此通常被作為制備高溫超導(dǎo)體的基礎(chǔ)材料。而CuO納米材料則因?yàn)榫哂胁粚こ5墓?、電、磁和催化等特性,使其在非均相催化劑、電池?fù)極材料、光熱和光導(dǎo)材料等方面具有很大的應(yīng)用潛力。
[0004]因此,將納米化的CuO與多孔材料一體化,將會(huì)在非均相催化、器件材料等領(lǐng)域有重要應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)一維CuO納米材料的完全分散,不受污染,材料方便回收利用等。目前,學(xué)者們對(duì)CuO納米線在孔洞的制備都是采用納米孔洞模板,如于冬亮等人(江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào),2004,21,12)利用二次陽(yáng)極氧化法先制備出了具有納米空洞的氧化鋁模板,再將制得的氧化鋁模板浸入成?04溶液進(jìn)行腐蝕得到氧化鋁模板,再用電化學(xué)方法在氧化鋁模板的納米孔洞中沉積銅納米線,經(jīng)過(guò)氧化處理,最后得到CuO納米線;蘇軼坤等(Trans.Nonferrous Met.Soc.China, 2007, 17, 783)所用模板為多孔陽(yáng)極氧化銷(AAO),通過(guò)溶膠-凝膠法制備得到了 CuO納米線,利用真空系統(tǒng)和毛細(xì)作用使凝膠進(jìn)入模板空洞,通過(guò)加熱到850K得到CuO納米線,但尚未有CuO納米線在大孔徑孔道結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)的報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提出一種制備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
[0006]基于上述目的本發(fā)明提供的一種負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料,氧化銅納米線在天然大孔材料孔道中生長(zhǎng),制備方法是以天然大孔材料作為載體,通過(guò)水熱反應(yīng)使氧化銅納米線負(fù)載于大孔材料孔壁上,具體包括以下步驟:
[0007]1、取市售天然大孔材料,切片處理,分別在過(guò)氧化氫、乙醇和水中于20?60°C下浸泡2?10h,烘干;
[0008]2、將烘干后的大孔材料在I?5mmol/L的乙酸銅的乙醇溶液中浸泡5?24h,烘干后將上述大孔材料置于馬弗爐中于240?300 °C下恒溫0.5?3h ;
[0009]3、將0.05?lmol/L銅鹽水溶液滴加到0.5?2mol/L的堿溶液中,并快速攪拌I?10h,得到懸濁液,銅離子與堿的摩爾比為1:4?20 ;
[0010]4、將上述懸濁液、預(yù)處理后的大孔材料轉(zhuǎn)移到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi),密封,在90?180°C下反應(yīng)6?24h,自然冷卻至室溫;
[0011]5、將上述得到的材料分別用乙醇和水于20?60°C下浸泡I?6h,自然冷卻至室溫,干燥,即得到負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
[0012]可選地,所述天然大孔材料為藤壺殼。
[0013]可選地,所述銅鹽為氯化銅、乙酸銅、硝酸銅、硫酸銅中的一種。
[0014]可選地,所述堿溶液為碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、碳酸鉀溶液、碳酸氫鉀溶液中的一種。
[0015]從上面所述可以看出,本發(fā)明提供的負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料,優(yōu)點(diǎn)如下:
[0016]1、選用的天然大孔材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉,并且具有天然有序三維孔道結(jié)構(gòu),孔隙率達(dá)80%以上;
[0017]2、以此材料為載體,避免了化學(xué)合成多孔材料的試劑污染和浪費(fèi)以及孔徑大小、孔隙率不易控制等問(wèn)題;
[0018]3、負(fù)載氧化銅納米線的制備方法簡(jiǎn)單,易于操作,所采用的反應(yīng)原料均為常見(jiàn)且價(jià)廉的化學(xué)試劑。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合具體實(shí)施例,并參照附圖,對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]取市售天然大孔材料,切片處理,分別在過(guò)氧化氫、乙醇和水中于20°C下浸泡10h,烘干;將經(jīng)上述處理過(guò)的大孔材料在lmmol/L的乙酸銅的乙醇溶液中浸泡5?24h,烘干;然后將大孔材料置于馬弗爐中于240°C下恒溫0.5h ;
[0023]將20mL lmol/L Cu (NO3) 2溶液滴加到40mL 2mol/L的Na 20)3溶液中,并快速攪拌10h,得到懸濁液;
[0024]將上述懸濁液、預(yù)處理后的大孔材料轉(zhuǎn)移到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi),密封,在90°C下反應(yīng)24h,自然冷卻至室溫;將上述得到的材料分別用乙醇和水于60°C下浸泡lh,自然冷卻至室溫,干燥,即得到負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
[0025]實(shí)施例2
[0026]取市售天然大孔材料,切片處理,分別在過(guò)氧化氫、乙醇和水中于40°C下浸泡5h,烘干;將經(jīng)上述處理過(guò)的大孔材料在3mmol/L的乙酸銅的乙醇溶液中浸泡12h,烘干;然后將大孔材料置于馬弗爐中于300°C下恒溫Ih ;
[0027]將20mL 0.lmol/L Cu (NO3) 2溶液滴加到 40mL lmol/L 的 Na 2C03溶液中,并快速攪拌5h,得到懸濁液;
[0028]將上述懸濁液、預(yù)處理后的大孔材料轉(zhuǎn)移到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi),密封,在180°C下反應(yīng)6h,自然冷卻至室溫;將上述得到的材料分別用乙醇和水于45°C下浸泡3h,自然冷卻至室溫,干燥,即得到負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
[0029]實(shí)施例3
[0030]取市售天然大孔材料,切片處理,分別在過(guò)氧化氫、乙醇和水中于60°C下浸泡2h,烘干;將經(jīng)上述處理過(guò)的大孔材料在5mmol/L的乙酸銅的乙醇溶液中浸泡24h,烘干;然后將大孔材料置于馬弗爐中于260°C下恒溫3h ;
[0031 ]將 30mL 0.05mol/L Cu (NO3) 2溶液滴加到 30mL 0.5mol/L 的 Na20)3溶液中,并快速攪拌lh,得到懸濁液;
[0032]將上述懸濁液、預(yù)處理后的大孔材料轉(zhuǎn)移到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi),密封,在160°C下反應(yīng)12h,自然冷卻至室溫;將上述得到的材料分別用乙醇和水于20°C下浸泡6h,自然冷卻至室溫,干燥,即得到負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
[0033]實(shí)施例4
[0034]取市售天然大孔材料,切片處理,分別在過(guò)氧化氫、乙醇和水中于35°C下浸泡8h,烘干;將經(jīng)上述處理過(guò)的大孔材料在2mmol/L的乙酸銅的乙醇溶液中浸泡10h,烘干;然后將大孔材料置于馬弗爐中于270°C下恒溫Ih ;
[0035]將20mL 0.5mol/L Cu (NO3) 2溶液滴加到 50mL 2mol/L 的 Na 2C03溶液中,并快速攪拌Ih,得到懸濁液;
[0036]將上述懸濁液、預(yù)處理后的大孔材料轉(zhuǎn)移到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi),密封,在140°C下反應(yīng)20h,自然冷卻至室溫;將上述得到的材料分別用乙醇和水于55°C下浸泡5h,自然冷卻至室溫,干燥,即得到負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
[0037]實(shí)施例5
[0038]取市售天然大孔材料,切片處理,分別在過(guò)氧化氫、乙醇和水中于50°C下浸泡8h,烘干;將經(jīng)上述處理過(guò)的大孔材料在4mmol/L的乙酸銅的乙醇溶液中浸泡15h,烘干;然后將大孔材料置于馬弗爐中于250°C下恒溫1.5h ;
[0039]將20mL 0.5mol/L Cu (NO3) 2溶液滴加到 40mL 1.5mol/L 的 Na 20)3溶液中,并快速攪拌lh,得到懸濁液;
[0040]將上述懸濁液、預(yù)處理后的大孔材料轉(zhuǎn)移到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi),密封,在120°C下反應(yīng)15h,自然冷卻至室溫;將上述得到的材料分別用乙醇和水于50°C下浸泡4h,自然冷卻至室溫,干燥,即得到負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料。
[0041]所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料,其特征在于,制備方法包括: 取市售天然大孔材料,切片處理,分別在過(guò)氧化氫、乙醇和水中于20?60°C下浸泡2?10h,烘干; 將烘干后的大孔材料在I?5mmol/L的乙酸銅的乙醇溶液中浸泡5?24h,烘干后將上述大孔材料置于馬弗爐中于240?300 °C下恒溫0.5?3h ; 將0.05?lmol/L銅鹽水溶液滴加到0.5?2mol/L的堿溶液中,并快速攪拌I?10h,得到懸濁液,銅離子與堿的摩爾比為1:4?20 ; 將上述懸濁液、預(yù)處理后的大孔材料轉(zhuǎn)移到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi),密封,在90?180°C下反應(yīng)6?24h,自然冷卻至室溫; 將上述得到的材料分別用乙醇和水于20?60°C下浸泡I?6h,自然冷卻至室溫,干燥,即得到負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料; 所述銅鹽為氯化銅、乙酸銅、硝酸銅、硫酸銅中的一種; 所述堿溶液為碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、碳酸鉀溶液、碳酸氫鉀溶液中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料,其特征在于,所述的天然大孔材料為藤壺殼。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料,其特點(diǎn)是利用天然大孔材料的超大孔徑的結(jié)構(gòu),將其作為載體,通過(guò)水熱反應(yīng)使氧化銅納米線在孔道孔壁上生長(zhǎng),操作簡(jiǎn)單方便,納米線垂直于孔壁生長(zhǎng)良好,尺寸均一、性能穩(wěn)定;本發(fā)明制備的負(fù)載氧化銅納米線的超大孔材料為新型納米復(fù)合材料,在催化等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
【IPC分類】C01G3-02, B82Y30-00, C04B38-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104628411
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510061151
【發(fā)明人】趙亞云, 李星, 趙秀華
【申請(qǐng)人】寧波大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日