專利名稱：氧化銅前體還原法制備負(fù)載型和非負(fù)載型Cu₃P的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種利用次磷酸鈉和氧化銅混合前體熱分解來制備Cu3P的新方法。該方法采用硝酸銅焙燒后得到氧化銅，將氧化銅浸漬次磷酸鈉溶液后得到混合前體。通過在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中對混合前體進(jìn)行簡單的熱處理來合成負(fù)載型和非負(fù)載型Cu3P。本發(fā)明的特點在于所采用的原料安全、成本低，Cu3P制備溫度低、生產(chǎn)周期短，制備過程中不需要使用流動的氮氣。
背景技術(shù)：
CU3P主要用于燒結(jié)鐵基粉末、不銹鋼粉末、高速鋼粉末冶金。它可以降低燒結(jié)溫度，提高密度和強度。
最近的研究表明，由于Cu3P比石墨有著更好的循環(huán)性能和可逆性能，所以在鋰離子電池中可以作為潛在
的陰極電極材料。
Cu3P的生產(chǎn)方法主要有磷化氫或白磷與硫酸銅在溶液中的反應(yīng)；高溫條件下的固相合成；白磷或紅磷做磷源的溶劑熱法。PH3、白磷或黃磷等危險藥品的使用，或者很高的合成溫度都使得Cu3P的廣泛應(yīng)用成為一個難題。上述的幾種方法都不能制備負(fù)載型的Cu3P，所以也限制了其在催化方面的應(yīng)用。
本發(fā)明中提到的利用次磷酸鈉和氧化銅混合前體熱分解來制備CU3P的新方法解決了以上的難題。此方法所采用的原料安全、成本低，CU3P制備溫度低、生產(chǎn)周期短，制備過程中不需要使用流動的氮氣。通過濕法浸漬便可制備負(fù)載型Cll3P。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種利用次磷酸鈉和氧化銅混合前體熱分解來制備Cu3P的新方法。該方法采用硝酸銅焙燒后得到氧化銅，將氧化銅浸漬次磷酸鈉溶液后得到混合前體。通過在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中對混合前體進(jìn)行簡單的熱處理來合成負(fù)載型和非負(fù)載型Cu3P。
本發(fā)明的特點在于所采用的原料安全、成本低，CU3P制備溫度低、生產(chǎn)周期短，制備過程中不需要使
用流動的氮氣。
Cu3P合成步驟如下
稱取一定量的硝酸銅在空氣氣氛中50(TC焙燒2小時即可得到氧化銅。在室溫攪拌狀態(tài)下，按照化學(xué)計量關(guān)系，首先將次磷酸鈉溶于去離子水中，攪拌溶解后加入所需量的氧化銅，充分?jǐn)嚢鑜小時后將所得溶液在一定溫度下烘干。然后將烘干后的前體粉末研磨后裝入反應(yīng)器內(nèi)，在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中將前體在一定溫度下熱處理二十分鐘以上。最后將所得產(chǎn)物水洗，酸洗后烘干即得到所需的Cu3P。負(fù)載型Cu3P的制備需要兩步浸漬來實現(xiàn)，第一步浸漬是將載體浸漬硝酸銅溶液后烘干，然后在空氣氣氛中50(TC焙燒2小時得到負(fù)載型氧化銅，其余步驟與非負(fù)載型Cu3P的制備步驟相同。
合成步驟中所述的化學(xué)計量關(guān)系CuO : NaH2P02的摩爾比在1 : 4.5 ~ 1 : 5范圍內(nèi)；所述的硝酸銅是分析純硝酸銅；次磷酸鈉是分析純次磷酸鈉；前體溶液的烘干溫度為40~80°C;前體熱處理溫度為300~400°C。


附圖1是所合成的非負(fù)載型Cu3P樣品A的X射線粉末衍射圖。
附圖2是所合成的負(fù)載型Cu3P/MCM-41樣品B的X射線粉末衍射圖。
附圖3是所合成的負(fù)載型Cu3P/MCM-41樣品C的X射線粉末衍射圖。
具體實施例方式
本發(fā)明可通過實施例詳細(xì)說明，但它們不是對本發(fā)明做任何限制。在這些實施例中，XRD譜圖由日本理學(xué)D/MAX-2500型X—射線衍射儀測定，管壓40kV，管流100mA,掃描速度8 °/min。這些實施例說明了 Cii3P和Cu3P/MCM-41的合成過程。實施例1
首先在室溫攪拌狀態(tài)下將10.71g的NaH2P02.H20加入到27mL去離子水中，溶解10min之后加入1.59g的CuO，攪拌lh后將所得的溶液放入培養(yǎng)皿內(nèi)4(TC烘干。將烘干后的前體粉末裝入反應(yīng)器內(nèi)，在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中30(TC熱處理20min。然后將所得產(chǎn)物水洗、酸洗后烘干，所得樣品被命名為A， A具有附圖1的特征。
實施例2
首先在室溫攪拌狀態(tài)下將2.43g的硝酸銅加入到13mL去離子水中，溶解10min之后加入2.12g的MCM-41分子篩。繼續(xù)攪拌1小時后，將所得的溶液放入培養(yǎng)皿內(nèi)IO(TC烘干。將烘干后的前體粉末放入馬弗爐內(nèi)，在空氣氣氛中500。C焙燒2小時得到負(fù)載型氧化銅(CuO/MCM-41 )。在室溫攪拌狀態(tài)下將4.82g的NaH2P02.H20加入到13mL去離子水中，溶解10min之后加入負(fù)載型氧化銅(CuO/MCM-41 )。繼續(xù)攪拌1小時后，將所得的溶液放入培養(yǎng)皿內(nèi)8(TC烘干。將烘千后的前體粉末裝入反應(yīng)器內(nèi)，在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中40(TC熱處理20min。然后將所得產(chǎn)物水洗、酸洗后烘干，所得樣品被命名為B， B具有附圖2
的特征。
實施例3
制備過程與樣品B的制備過程相同，只改變NaH2P02.H20的量為5.35g，其它條件不變。所得樣品被命名為C， C具有附圖3的特征。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提出一種利用次磷酸鈉和氧化銅混合前體熱分解來制備Cu3P的新方法。該方法采用硝酸銅焙燒后得到氧化銅，將氧化銅浸漬次磷酸鈉溶液后得到混合前體。通過在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中對混合前體進(jìn)行簡單的熱處理來合成負(fù)載型和非負(fù)載型Cu3P。本發(fā)明的特點在于所采用的原料安全、成本低，Cu3P制備溫度低、生產(chǎn)周期短，制備過程中不需要使用流動的氮氣。Cu3P合成步驟如下稱取一定量的硝酸銅在空氣氣氛中500℃焙燒2小時即可得到氧化銅。在室溫攪拌狀態(tài)下，按照化學(xué)計量關(guān)系，首先將次磷酸鈉溶于去離子水中，攪拌溶解后加入所需量的氧化銅，充分?jǐn)嚢?小時后將所得溶液在一定溫度下烘干。然后將烘干后的前體粉末研磨后裝入反應(yīng)器內(nèi)，在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中將前體在一定溫度下熱處理二十分鐘以上。最后將所得產(chǎn)物水洗，酸洗后烘干即得到所需的Cu3P。負(fù)載型Cu3P的制備需要兩步浸漬來實現(xiàn)，第一步浸漬是將載體浸漬硝酸銅溶液后烘干，然后在空氣氣氛中500℃焙燒2小時得到負(fù)載型氧化銅，其余步驟與非負(fù)載型Cu3P的制備步驟相同。
2. 按照權(quán)利要求1所述的化學(xué)計量關(guān)系CuO : NaH2P02的摩爾比在1 : 4.5 ~ 1 : 5范圍內(nèi)。
3. 按照權(quán)利要求1所述的硝酸銅是分析純硝酸銅。
4. 按照權(quán)利要求1所述的次磷酸鈉是分析純次磷酸鈉。
5. 按照權(quán)利要求1所述的前體溶液的烘干溫度為40 80°C。
6. 按照權(quán)利要求1所述的前體熱處理溫度為300~400°C。
7. 按照權(quán)利要求1合成的產(chǎn)物為非負(fù)載型或負(fù)載型CU3P。
全文摘要
本發(fā)明提出一種利用次磷酸鈉和氧化銅混合前體熱分解來制備Cu₃P的新方法。該方法采用硝酸銅焙燒后得到氧化銅，將氧化銅浸漬次磷酸鈉溶液后得到混合前體。通過在靜態(tài)的氮氣保護氣氛中對混合前體進(jìn)行簡單的熱處理來合成負(fù)載型和非負(fù)載型Cu₃P。本發(fā)明的特點在于所采用的原料安全、成本低，Cu₃P制備溫度低、生產(chǎn)周期短，制備過程中不需要使用流動的氮氣。由于Cu₃P比石墨有著更好的循環(huán)性能和可逆性能，所以在鋰離子電池中可以作為潛在的陰極電極材料。
文檔編號B01J37/00GK101671010SQ20091007072
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者關(guān)慶鑫, 張明慧, 偉 李 申請人:南開大學(xué)