專利名稱：一種Cu₂O實心微球的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種Cu2O實心微球的制備方法。它能使Cu2O實心微球具有表面納米孔結構，可以顯著提高Cu2O微球的光催化性能，屬于材料、環(huán)境和新能源等技術領域。
背景技術：
20世紀人類社會經濟高速發(fā)展的同時也出現(xiàn)了環(huán)境污染、能源短缺、生態(tài)破壞等一系列重大問題。光催化材料的開發(fā)與研究正逐漸在能源轉換以及環(huán)境保護領域中已經引起人們的廣泛關注，其應用市場也正在逐步形成。Cu2O是近幾年被許多專家認可的有望成為繼TiO2之后能使用的潛在新材料，是一種極具開發(fā)前景的綠色環(huán)保光催化劑。Cu2O晶體的性質影響著其物理化學性能，并且進一步決定著其在太陽能電池、氣敏材料、傳感器材料、鋰離子電池材料以及光催化材料方面的應用。目前，形貌、大小以及結構均可控的Cu2O晶體的合成越來越引起人們的重視。近來，Cu2O晶體的多種形貌已經通過各種物理和化學方法合成，形貌的影響因素正在被廣泛研究。例如:Cu20立方晶體的邊長可以通過改變表面活性劑的濃度來調控，Cu2O立方晶體到菱方十二面體的轉變可以通過油酸的選擇性吸附來實現(xiàn)，Cu2O納米線可以通過選擇不同的有機物作為還原劑來獲得，Cu2O納米立方晶體到中空納米立方晶體的轉變可以通過熟化時間來控制。但是，大小均一的Cu2O實心微球的可控合成還并未實現(xiàn)。本專利申請發(fā)明了一種通過水浴法，可以簡單合成大小和形貌均一的Cu2O實心微球。選擇鹽酸羥胺(NH2OH^HCl)作為還原劑，十二烷基硫酸鈉(SDS)作為表面活性劑，并且通過控制兩者的相對添加量可以使Cu2O實心微球具有不同表面結構特征。

發(fā)明內容
1、目的:本發(fā)明的目的在于提供一種Cu2O實心微球的制備方法，它是一種能夠可控合成形貌和大小均一的Cu2O實心微球的制備方法。這種方法簡便易行，且能夠獲得具有不同表面結構的Cu2O微球，這種獨特的表面納米孔結構能顯著地提高Cu2O晶體的光催化性倉泛。2、本發(fā)明的技術解決方案:Cu20實心微球的一種簡單的水浴制備方法，具體如下:首先，將配制好的前驅體CuCl2.2H20的水溶液注入到反應容器中進行水浴，保溫至32 - 34oC。然后對該溶液進行磁力攪拌，此時稱量0.5-1.5g SDS添加至上述溶液中。繼續(xù)進行攪拌，待SDS完全溶解后，加入1.8ml配制好的氫氧化鈉水溶液，此時溶液呈淡藍色。接著，將14-24ml配制好的NH2OH.HCl加入上述溶液中，繼續(xù)攪拌20-24秒后，停止攪拌，只對該溶液進行水浴保溫。隨著保溫時間的延長，溶液顏色會從藍色轉變?yōu)榫G色，再由綠色轉變?yōu)橥该?，最后，有橙黃色Cu2O粉末顆粒沉淀析出。保溫結束后，將溶液離心，用去離子水和無水乙醇反復離心清洗沉淀數次后，將Cu2O顆粒分散在ImL的無水乙醇中保存?zhèn)溆?。綜上所述，本發(fā)明一種Cu2O實心微球的制備方法，該方法具體步驟如下:
步驟一:將配制好的濃度為7mmol/L的前驅體CuCl2.2Η20水溶液注入到反應容器中，進行磁力攪拌，并水浴保溫至32 - 34oC ；步驟二:向攪拌的溶液中加入0.5-1.5g十二烷基硫酸鈉即SDS ；步驟三:待溶液混合均勻后，加入濃度為1.0mmol/L的氫氧化鈉水溶液1.8毫升，繼續(xù)攪拌；步驟四:待溶液再次攪拌均勻后，加入濃度為0.lmol/L的NH2OH^HCl水溶液14-24
毫升;步驟五:繼續(xù)攪拌20-24秒后，停止攪拌，只對該溶液進行水浴保溫；步驟六:保溫60分鐘后，將溶液離心，用去離子水和無水乙醇反復離心清洗沉淀3-5次后，將Cu2O顆粒分散在I毫升的無水乙醇中保存?zhèn)溆谩?、本發(fā)明的優(yōu)點是:使SDS表面活性劑在水浴過程中能均勻統(tǒng)一的排列成球狀膠束，并在整個Cu2O的形核過程中作為軟模板，調控實心結構的Cu2O微球的形成。合適的SDS的相對濃度，能使Cu2O微球表面形成均勻的納米孔結構，進而提高Cu2O實心微球的光催化性能。


圖1為實施例1中所合成的Cu2O顆粒的FE-SEM圖譜.
圖2為實施例2中所合成的Cu2O顆粒的FE-SEM圖譜.
圖3為實施例3中所`合成的Cu2O顆粒的FE-SEM圖譜.
圖4為實施例4中所合成的Cu20顆粒的FE-SEM圖譜.
圖5為實施例1-4中所合成的Cu2O顆粒(a-d)光催化降解甲基橙的性能對比圖.
圖6為本發(fā)明的流程圖
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于下列實施例，應包括專利申請書中的全部內容。見圖6，本發(fā)明一種Cu2O實心微球的制備方法，該方法具體步驟如下:實施例1步驟一:向容積為100毫升的燒杯中注入濃度為7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后將燒杯置于33°C的水浴環(huán)境中，并對溶液進行攪拌；步驟二:水浴保溫一段時間后，向正在攪拌的溶液中加入SDS0.87g ；步驟三:待SDS完全溶解并且溶液攪拌均勻后，向溶液中加入濃度為1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步驟四:向正在攪拌的上述溶液中繼續(xù)加入濃度為0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液14暈升；步驟五:攪拌24秒后，停止攪拌，對溶液繼續(xù)進行保溫；步驟六:保溫60分鐘后，將溶液離心，分別用去離子水和無水乙醇各離心清洗沉淀3遍后，將沉淀分散在I毫升的無水乙醇中保存。 圖1為實施例1中所合成的Cu2O顆粒的FE-SEM圖譜.
實施例2步驟一:向容積為100毫升的燒杯中注入濃度為7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后將燒杯置于33°C的水浴環(huán)境中，并對溶液進行攪拌；步驟二:水浴保溫一段時間后，向正在攪拌的溶液中加入SDS0.87g ；步驟三:待SDS完全溶解并且溶液攪拌均勻后，向溶液中加入濃度為1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步驟四:向正在攪拌的上述溶液中繼續(xù)加入濃度為0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液24暈升；步驟五:攪拌24秒后，停止攪拌，對溶液繼續(xù)進行保溫；步驟六:保溫60分鐘后，將溶液離心，分別用去離子水和無水乙醇各離心清洗沉淀3遍后，將沉淀分散在I毫升的無水乙醇中保存。圖2為實施例2中所合成的Cu2O顆粒的FE-SEM圖譜.
實施例3步驟一:向容積為100毫升的燒杯中注入濃度為7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后將燒杯置于33°C的水浴環(huán)境中，并對溶液進行攪拌；步驟二:水浴保溫一段時間后，向正在攪拌的溶液中加入SDS0.5g ；步驟三:待SDS完全溶解并且溶液攪拌均勻后，向溶液中加入濃度為1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步驟四:向正在攪拌的上述溶液中繼續(xù)加入濃度為0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液 24mL ；步驟五:攪拌24秒后，停止攪拌，對溶液繼續(xù)進行保溫；步驟六:保溫60分鐘后，將溶液離心，分別用去離子水和無水乙醇各離心清洗沉淀3遍后，將沉淀分散在I毫升的無水乙醇中保存。圖3為實施例3中所合成的Cu2O顆粒的FE-SEM圖譜.
實施例4步驟一:向容積為100毫升的燒杯中注入濃度為7mmol/L的CuCl2水溶液74.2毫升，然后將燒杯置于33°C的水浴環(huán)境中，并對溶液進行攪拌；步驟二:水浴保溫一段時間后，向正在攪拌的溶液中加入SDS1.5g ；步驟三:待SDS完全溶解并且溶液攪拌均勻后，向溶液中加入濃度為1.0mmol/L的NaOH水溶液1.8毫升；步驟四:向正在攪拌的上述溶液中繼續(xù)加入濃度為0.lmol/L的NH2OH.HCl水溶液24暈升；步驟五:攪拌24秒后，停止攪拌，對溶液繼續(xù)進行保溫；步驟六:保溫60分 鐘后，將溶液離心，分別用去離子水和無水乙醇各離心清洗沉淀3遍后，將沉淀分散在I毫升的無水乙醇中保存。圖4為實施例4中所合成的Cu20顆粒的FE-SEM圖譜.
綜合實例1-4，說明了 SDS和NH2OH.HCl的相對添加量影響著Cu2O實心微球的表面結構特征。對實例1-4中的具有不同表面結構的Cu2O實心微球進行光催化性能測試。測試方法是，在氙燈下測試其對甲基橙染料水溶液的光催化降解性能。經分析測試發(fā)現(xiàn)，實例2中樣品的光催化降解性能最好。這說明Cu2O實心微球的光催化性能受其表面結構影響；而且，表面的納米孔 結構能顯著提高Cu2O實心微球的光催化性能，見圖5。
權利要求
1.一種Cu2O實心微球的制備方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一:將配制好的濃度為7mmol/L的前驅體CuCl2.2H20水溶液注入到反應容器中，進行磁力攪拌，并水浴保溫至32 - 34oC ； 步驟二:向攪拌的溶液中加入0.5-1.5克十二烷基硫酸鈉即SDS ； 步驟三:待溶液混合均勻后，加入濃度為1.0mmol/L的氫氧化鈉水溶液1.8毫升，繼續(xù)攪拌； 步驟四:待溶液再次攪拌均勻后，加入濃度為0.lmol/L的NH2OH-HCl水溶液14-24毫升; 步驟五:繼續(xù)攪拌20-24秒后，停止攪拌，只對該溶液進行水浴保溫； 步驟六:保溫60分鐘后，將溶液離心，用去離子水和無水乙醇反復離心清洗沉淀3-5次后，將Cu2O顆粒分散在I毫升的無水乙醇中保存?zhèn)溆谩?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種Cu2O實心微球的制備方法，它有六大步驟。其基本方式是采用水浴法進行制備，通過在制備過程中控制鹽酸羥胺(NH2OH·HCl)和十二烷基硫酸鈉(SDS)的添加量，獲得大小均一并且具有不同表面特征的Cu2O實心微球。Cu2O實心微球的表面特征影響其光催化性能，表面的納米孔結構能顯著提高其光催化性能。本發(fā)明使SDS表面活性劑在水浴過程中能均勻統(tǒng)一的排列成球狀膠束，并在整個Cu2O的形核過程中作為軟模板，調控實心結構的Cu2O微球的形成。它在材料、環(huán)境和新能源等技術領域里具有較好的實用價值和廣闊地應用前景。
文檔編號C01G3/02GK103145171SQ20131008741
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權日2013年3月19日
發(fā)明者張俊英, 高紅, 錢海蛟, 王玫 申請人:北京航空航天大學