一種形貌可控的納米氧化銅粉末的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及納米材料的制備方法，具體涉及一種形貌可控的納米氧化銅粉末的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化銅(CuO)是一種間接帶隙P型半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為1.2eV，因?yàn)榫哂袃?yōu)異的電化學(xué)和催化活性，CuO納米材料在非酶葡萄糖傳感、超級(jí)電容器、鋰離子電池、氣敏傳感和催化降解有機(jī)物等領(lǐng)域表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能及巨大的應(yīng)用潛力。納米材料的諸多性能與其自身的結(jié)構(gòu)、組成成分、顆粒尺寸和表面形貌等因素密切相關(guān)。通過對(duì)納米CuO形貌結(jié)構(gòu)的調(diào)控進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其性能的調(diào)控已經(jīng)成為目前的研宄熱點(diǎn)。已有文獻(xiàn)報(bào)道的CuO晶體形貌包括納米花、納米線、納米棒、納米球和空心結(jié)構(gòu)等。有關(guān)納米CuO的制備方法主要集中在水熱法或者熱氧化法，這種方法需要高溫或者高壓環(huán)境下進(jìn)行，工藝相對(duì)復(fù)雜，極大的制約了材料的大規(guī)模制備。
[0003]因此，開發(fā)一種低成本和可控性良好的模板法，能夠?qū)崿F(xiàn)CuO納米材料形貌結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控，對(duì)提高CuO納米材料的性能和擴(kuò)展其應(yīng)用具有重要的意義。文獻(xiàn)檢索表明:國內(nèi)外尚未有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)有關(guān)以過氧化氫做氧化劑，氧化亞銅做模板制備CuO納米材料的研宄結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種形貌可控的納米CuO粉末的制備方法，該方法工藝步驟簡單，能夠得到形貌可控的納米CuO材料。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種形貌可控的納米氧化銅粉末的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)按質(zhì)量比為1:50?1:1000將Cu2O粉末加入水中，攪拌均勻，得到懸濁液；
[0008]2)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5?30%的過氧化氫溶液加入到懸濁液中，在15?85°C下攪拌反應(yīng)5min?36h，得到CuO初級(jí)產(chǎn)物；其中加入的過氧化氫溶液與懸濁液中水的體積比為 4:1 ?1:150 ；
[0009]3)將CuO初級(jí)產(chǎn)物洗滌、真空干燥，得到形貌可控的納米氧化銅粉末。
[0010]所述步驟I)中的攪拌均勻是在15?35°C下攪拌5?lOmin，攪拌速度為300?500rpm/mino
[0011]所述Cu2O粉末的形狀為立方體、八面體、十四面體、二十六面體、五十面體、七十四面體、球形或者片狀。
[0012]所述Cu2O粉末的粒徑為0.03?10 μπι。
[0013]所述步驟2)中的攪拌速度為300?500rpm/min。
[0014]所述步驟3)中的洗滌為離心洗滌，洗滌溶劑為水和無水乙醇。
[0015]所述離心洗滌的次數(shù)為2?5次，每次I?5min，離心轉(zhuǎn)速為7000?9000rpm/min0
[0016]所述步驟3)中真空干燥的溫度為45?60°C，壓力為120Pa，時(shí)間為5?25h。
[0017]所述步驟3)得到的納米氧化銅粉末的形貌為納米棒、梭形或由納米片組成的花形。
[0018]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0019]本發(fā)明提供的形貌可控的納米CuO粉末的制備方法，先將Cu2O粉末加入水中，再加入過氧化氫溶液進(jìn)行反應(yīng)，以過氧化氫為氧化劑，將Cu2O氧化成CuO，再洗滌、干燥，即得納米CuO粉末。該方法工藝簡單、成本低廉，能夠合成出純度高的納米CuO粉末，通過對(duì)攪拌溫度、反應(yīng)時(shí)間以及過氧化氫溶液的濃度和加入量的調(diào)節(jié)，能夠得到形貌可控的納米CuO粉末，該方法適于大規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)，并且得到的納米CuO粉末具有良好的傳感和儲(chǔ)能特性，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的納米CuO粉末的TEM圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的納米CuO粉末的TEM圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2制備的納米CuO粉末的非酶葡萄糖傳感測試對(duì)葡萄糖濃度的響應(yīng)臺(tái)階曲線；
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3制備的納米CuO粉末的TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]I)將28.8mg平均粒徑為40nm左右的小立方體形狀的Cu2O粉末加入到24mL去離子水中(Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:833)，利用磁力攪拌器在25°C下以400rpm/min的速度攪拌5min，得到懸池液；
[0027]2)將ImL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的過氧化氫(H2O2)溶液加入到懸濁液中，在25°C下以400rpm/min的速度攪拌反應(yīng)20h，得到CuO初級(jí)產(chǎn)物；其中加入的過氧化氫溶液與懸濁液中水的體積比為1:24。
[0028]3)將CuO初級(jí)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復(fù)離心洗滌5次，每次2min，離心轉(zhuǎn)速為8000rpm/min，最后置于真空干燥箱中，在50°C的溫度及120Pa的壓力下干燥12h，即得到納米氧化銅粉末。
[0029]實(shí)施例1得到的納米氧化銅粉末的形貌如圖1所示，可以看出該納米氧化銅粉末的形貌為納米棒狀，寬度為5nm左右，長度為10nm左右。
[0030]實(shí)施例2
[0031]I)將85mg平均粒徑為10nm左右的小立方體形狀的Cu2O粉末加入到60mL去離子水中(Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:706)，利用磁力攪拌器在25°C下以400rpm/min的速度攪拌5min，得到懸池液；
[0032]2)將40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %的過氧化氫(H2O2)溶液加入到懸濁液中，在25°C下以400rpm/min的速度攪拌反應(yīng)25h，得到CuO初級(jí)產(chǎn)物；其中加入的過氧化氫溶液與懸濁液中水的體積比為1: 1.5。
[0033]3)將CuO初級(jí)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復(fù)離心洗滌5次，每次2min，離心轉(zhuǎn)速為8000rpm/min，最后置于真空干燥箱中，在50°C的溫度及120Pa的壓力下干燥12h，即得到納米氧化銅粉末。
[0034]實(shí)施例2得到的納米氧化銅粉末的形貌如圖2所示，可以看出該納米氧化銅粉末的形貌為由納米薄片組成的花狀團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，其中納米薄片的厚度為2?5nm，花狀團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的尺寸為400?600nm。
[0035]圖3為計(jì)時(shí)安培電流方法測得的實(shí)施例2制得的納米氧化銅粉末制成的電極隨著葡萄糖濃度的連續(xù)增加響應(yīng)電流的變化，電化學(xué)測試過程中每隔60s添加一次葡萄糖，葡萄糖濃度范圍為O?14mmol/L，從圖3中可以看出納米氧化銅粉末電極對(duì)葡萄糖濃度的變化具有快速和靈敏的反應(yīng)，并且隨著葡萄糖濃度的增加響應(yīng)電流信號(hào)增強(qiáng)。
[0036]實(shí)施例3
[0037]I)將28.8mg平均粒徑為80nm左右的小立方體形狀的Cu2O粉末加入到24mL去離子水中(Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:833)，利用磁力攪拌器在25°C下以400rpm/min的速度攪拌5min，得到懸池液；
[0038]2)將ImL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的過氧化氫(H2O2)溶液加入到懸濁液中，在25°C下以400rpm/min的速度攪拌反應(yīng)28h，得到CuO初級(jí)產(chǎn)物；其中加入的過氧化氫溶液與懸濁液中水的體積比為1:24。
[0039]3)將CuO初級(jí)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復(fù)離心洗滌5次，每次3min，離心轉(zhuǎn)速為8000rpm/min，最后置于真空干燥箱中，在50°C的溫度及120Pa的壓力下干燥12h，即得到納米氧化銅粉末。
[0040]實(shí)施例3得到的納米氧化銅粉末的形貌如圖4所示，可以看出該納米氧化銅粉末的形貌為梭形，寬度為5?50nm，長度為150?400nmo
[0041]實(shí)施例4
[0042]I)將粒徑為0.03?0.12微米的八面體形狀的Cu2O粉末加入到去離子水中(Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:50)，利用磁力攪拌器在15°C下以500rpm/min的速度攪拌lOmin，得到懸池液；
[0043]2)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的過氧化氫(H2O2)溶液加入到懸濁液中，在85 °C下以500rpm/min的速度攪拌反應(yīng)5min，得到CuO初級(jí)產(chǎn)物；其中加入的過氧化氫溶液與懸池液中水的體積比為4:1。
[0044]3)將CuO初級(jí)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復(fù)離心洗滌2次，每次5min，離心轉(zhuǎn)速為7000rpm/min，最后置于真空干燥箱中，在45°C的溫度及120Pa的壓力下干燥25h，即得到納米氧化銅粉末。
[0045]實(shí)施例5
[0046]I)將粒徑為0.2?0.5微米的片狀Cu2O粉末加入到去離子水中(Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:1000)，利用磁力攪拌器在35°C下以300rpm/min的速度攪拌6min，得到懸濁液；
[0047]2)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫(H2O2)溶液加入到懸濁液中，在15°C下以300rpm/min的速度攪拌反應(yīng)36h，得到CuO初級(jí)產(chǎn)物；其中加入的過氧化氫溶液與懸濁液中水的體積比為1:150。
[0048]3)將CuO初級(jí)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復(fù)離心洗滌3次，每次4min，離心轉(zhuǎn)速為9000rpm/min，最后置于真空干燥箱中，在55°C的溫度及120Pa的壓力下干燥10h，即得到納米氧化銅粉末。
[0049]實(shí)施例6
[0050]I)將粒徑為0.5?0.8微米的球形Cu2O粉末加入到去離子水中(Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:100)，利用磁力攪拌器在20°C下以450rpm/min的速度攪拌7min，得到懸濁液；
[0051]2)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的過氧化氫(H2O2)溶液加入到懸濁液中，在35°C下以350rpm/min的速度攪拌反應(yīng)10h，得到CuO初級(jí)產(chǎn)物；其中加入的過氧化氫溶液與懸濁液中水的體積比為1:5。
[0052]3)將CuO初級(jí)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復(fù)離心洗滌4次，每次lmin，離心轉(zhuǎn)速為7500rpm/min，最后置于真空干燥箱中，在60°C的溫度及120Pa的壓力下干燥5h，即得到納米氧化銅粉末。
[0053]實(shí)施例7
[0054]I)將粒徑為0.8?I微米的十四面體形狀的Cu2O粉末加入到去離子水中(Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:200)，利用磁力攪拌器在30°C下以350rpm/min的速度攪拌8min，得到懸池液；<