專利名稱：氧化銅－氧化銦復(fù)合納米晶材料的制備方法
專利說明氧化銅-氧化銦復(fù)合納米晶材料的制備方法 本發(fā)明屬于超微細(xì)材料的制備及應(yīng)用領(lǐng)域，涉及復(fù)合氧化物的制備，特別是一種制備氧化銅-氧化銦(CuO-In2O3)復(fù)合納米晶的方法。氧化銅(CuO)作為一種多功能精細(xì)無機(jī)材料，在印染、陶瓷、玻璃及醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史，在催化領(lǐng)域作為催化劑的主要活性成分，近年來在氧化、加氫、NOx還原、CO及碳?xì)浠衔锶紵?、精?xì)化工合成、氧電極催化等多種催化反應(yīng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。三氧化二銦(In2O3)屬于n型半導(dǎo)體氧化物，廣泛應(yīng)用于熒光屏、玻璃、陶瓷、化學(xué)試劑、低汞和無汞堿性電池的添加劑、催化劑、氣敏材料等領(lǐng)域。而CuO納米材料的制備方法以及與其他組分或載體的作用狀況及催化活性等成為當(dāng)前功能材料發(fā)展的研究熱點之一。
納米催化材料可用固相法、液相法和氣相法制備，顆粒尺寸可通過控制工藝條件來實現(xiàn)。一般情況下，氣相法顆粒最小、催化性能高，但由于產(chǎn)量小，僅適合催化材料批量生產(chǎn)；液相法顆粒尺寸范圍寬，產(chǎn)量可自行設(shè)計，顆粒尺寸和摻雜容易控制調(diào)節(jié)，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高；固相法是一種近年來發(fā)展起來的一種新方法。催化材料的性能可通過固相含浸法摻雜控制，其工藝簡單實用，生產(chǎn)成本很低。此方法克服了傳統(tǒng)濕法存在團(tuán)聚現(xiàn)象的缺點，同時也充分顯示了固相合成反應(yīng)無需溶劑、產(chǎn)率高、反應(yīng)條件易掌握等優(yōu)點。本發(fā)明提供一種高性能的CuO-In2O3復(fù)合氧化物的制備方法。
本發(fā)明采用分析純CuCl2·2H2O，InCl3·4H2O，NaOH為原料，NaCl為稀釋劑，將CuCl2·2H2O、NaOH、InCl3·4H2O和作為稀釋劑的NaCl按一定比例稱取，在瑪瑙研缽中進(jìn)行固相反應(yīng)，研磨一定時間，反應(yīng)得到氫氧化物前驅(qū)體，然后經(jīng)蒸餾水沖洗、超聲波分散、真空抽濾、無水乙醇淋洗，除去其中的NaCl，烘干即得半成品；在馬弗爐或氣氛爐中對半成品進(jìn)行焙燒，焙燒過程中，氫氧化物分解失水得CuO-In2O3復(fù)合氧化物納米晶材料。
原料配比原料配比使最終產(chǎn)物中氧化銅的含量為60％～95％(wt％)，氧化銦的含量為40％～5％(wt％)；工藝條件為固相反應(yīng)時間為0.5～2h，焙燒溫度300～800℃，焙燒時間2～5h。
本發(fā)明采用室溫固相反應(yīng)法制備CuO-In2O3復(fù)合氧化物納米晶，操作方便，合成工藝簡單，且粒度可控，污染少，同時又可以避免或減少液相中易出現(xiàn)的硬團(tuán)聚現(xiàn)象，可以簡化實驗過程，有利于節(jié)約人力、物力和財力；本發(fā)明引入反應(yīng)產(chǎn)物NaCl作為稀釋劑，可以減小前驅(qū)體的團(tuán)聚現(xiàn)象，并有利于前驅(qū)體熱處理過程中獲得納米級的復(fù)合氧化物。采用本發(fā)明方法得到的復(fù)合氧化物的具有粒徑小，粒徑為20～40nm，產(chǎn)品純度高，分布均勻，比表面積大，活性高的優(yōu)點。
本發(fā)明還將為提高納米復(fù)合氧化物在相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用及改善材料性能提供新思路。氧化銅、氧化銦復(fù)合氧化物應(yīng)用于催化材料領(lǐng)域，它們之間存在著協(xié)同效應(yīng)，且氧化銅與氧化銦的相互作用對其催化活性有顯著影響。不僅可以提高此類催化劑的儲氧能力，使催化劑的儲氧量增加；而且催化劑粒子的強(qiáng)度、催化活性均具有十分滿意的效果，成為一種優(yōu)良的催化劑或催化劑載體。同時，由于單一的氧化銦成本較高，通過制備復(fù)合氧化物，還可以降低成本。

圖1本發(fā)明工藝步驟流程示意圖；圖2X射線衍射分析圖，其中a研磨后前驅(qū)體的X射線衍射圖，b焙燒后最終產(chǎn)物的X射線衍射圖；[具體實施方式
]實施例1.配制氧化銅的含量為70wt％，氧化銦的含量為30wt％的復(fù)合氧化物。稱取CuCl2·2H2O 6.78g，InCl3·4H2O 2.51g，NaOH 8.57g和NaCl 8g，一并放入瑪瑙研缽中，進(jìn)行研磨，混合粉末隨著研磨時間的增加，逐漸變?yōu)楹谏?，研?0min，用蒸餾水將式樣沖洗至250ml的燒杯中，利用超聲波分散5min，然后真空抽濾，用蒸餾水多次洗滌，并用無水乙醇淋洗，除去其中的NaCl，將濾出物用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱100℃烘干2小時，然后進(jìn)行DTA/TG熱分析，X射線衍射圖如圖2中a所示，在230～300℃之間，有一放熱峰，熱損失為21.65％，根據(jù)熱力學(xué)有關(guān)知識可知，應(yīng)該是羥基脫水。將烘干的式樣在馬弗爐(或氣氛爐)中進(jìn)行焙燒，600℃恒溫2h，焙燒后X射線衍射圖如圖2中b所示，即獲得氧化銅、氧化銦復(fù)合氧化物。由X射線衍結(jié)果，根據(jù)Scherrer公式計算可知，其平均粒徑為32.48nm。
權(quán)利要求
1.氧化銅-氧化銦復(fù)合納米晶材料的制備方法，其特征在于本發(fā)明采用分析純CuCl2·2H2O，InCl3·4H2O，NaOH為原料，NaCl為稀釋劑進(jìn)行固相反應(yīng)，得到氫氧化物前驅(qū)體，除去其中的NaCl，烘干即得半成品，對半成品進(jìn)行焙燒；其中原料配比原料配比使最終產(chǎn)物中氧化銅的含量為60％～95％(wt％)，氧化銦的含量為40％～5％(wt％)；工藝參數(shù)為固相反應(yīng)時間為0.5～2h，焙燒溫度300～800℃，焙燒時間2～5h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于焙燒在馬弗爐或氣氛爐中進(jìn)行。
全文摘要
氧化銅－氧化銦復(fù)合納米晶材料的制備方法，本發(fā)明采用分析純CuCl
文檔編號C01B13/14GK1539740SQ0311832
公開日2004年10月27日 申請日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者楊華明, 張向超, 唐愛東, 邱冠周 申請人:中南大學(xué)