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