專利名稱：一種yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅的制備方法。
背景技術(shù)：
核殼結(jié)構(gòu)材料因其獨特的結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)出諸多新奇的物理、化學(xué)特性，具有廣闊的應(yīng)用前景。Yolk/Shell結(jié)構(gòu)是最近研究出的一種新穎的核殼結(jié)構(gòu)，是以一個尺寸在微米至納米級的球形顆粒為核，在其表面包覆數(shù)層均勻納米薄膜而形成的一種復(fù)合多相結(jié)構(gòu)，核與殼之間存在一定的空隙。Yolk/Shell結(jié)構(gòu)區(qū)別于Core/Shell結(jié)構(gòu)的地方就是Yolk/Shell結(jié)構(gòu)中的粒子是可以自由移動的。Yolk/Shell結(jié)構(gòu)結(jié)合了 Yolk和Shell兩部分的性質(zhì)，因此在催化，藥物傳輸、生物傳感器、鋰離子電池等方面具有潛在的應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的深入開發(fā)和應(yīng)用，合成具有Yolk/Shell結(jié)構(gòu)的功能材料已經(jīng)成為納米科學(xué)領(lǐng)域一個重要的研究熱點和發(fā)展趨勢。目前，制備Yolk/Shell結(jié)構(gòu)的方法主要有選擇性刻蝕法、軟模板輔助合成法、瓶中造船法、奧斯特瓦爾德熟化、柯肯達(dá)爾效應(yīng)及電置換反應(yīng)等。然而，選擇性刻蝕法、軟模板輔助合成法、瓶中造船法制備過程繁瑣，奧斯特瓦爾德熟化過程需要很高的反應(yīng)溫度和較長的反應(yīng)時間，電置換法和柯肯達(dá)爾效應(yīng)又存一定的局限性。綜上所述、目前制備方法中復(fù)雜的工藝流程及苛刻的實驗條件限制了 Yolk/Shell結(jié)構(gòu)功能材料的發(fā)展。時至今日， 發(fā)展一種簡單化、快速化、溫和化的方法制備Yolk/Shell結(jié)構(gòu)的功能材料仍是材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一個挑戰(zhàn)性課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種工藝簡單易行、實驗流程短、條件溫和的yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球的制備方法，以克服上述技術(shù)的缺點。此外，通過實驗參數(shù)的條件還能實現(xiàn)微球粒徑的調(diào)控和yolk/shell結(jié)構(gòu)向空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。本發(fā)明的技術(shù)方案是:首先向硫酸銅的水溶液中加入胺類，通過攪拌使金屬離子與胺類充分反應(yīng)，然后在室溫下靜置一段時間，經(jīng)過過濾，水洗，干燥制得yolk/shell結(jié)構(gòu)或空心結(jié)構(gòu)的堿式硫酸銅微球。通過調(diào)節(jié)所加入胺類的濃度可以實現(xiàn)對堿式硫酸銅微球粒徑的調(diào)控和yolk/shell結(jié)構(gòu)向空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。具體制備步驟為:
常溫下配制濃度為0.5^2mol/L的硫酸銅溶液，在攪拌條件下加入胺類，繼續(xù)攪拌(Γ30min，然后在室溫下靜置f 3h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到y(tǒng)olk/shell結(jié)構(gòu)或空心結(jié)構(gòu)的堿式硫酸銅微球；其中，胺類與總金屬離子的摩爾比為廣5:1，胺類溶液濃度為0.0Ofl mol/L。所述的胺類包括:乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺中的一種，其中優(yōu)選丙二胺。本發(fā)明的優(yōu)點在于:1)在室溫下通過一步法制備出了 yolk/shell結(jié)構(gòu)的堿式硫酸銅微球；2)用本發(fā)明提供的方法制備的堿式硫酸銅微球，通過調(diào)節(jié)所加入胺類的濃度可以實現(xiàn)微球粒徑的調(diào)控和yolk/shell結(jié)構(gòu)向空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。3)用本發(fā)明提供的方法反應(yīng)工藝簡單、條件溫和、流程短，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實施案例2得到的yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球的掃描電鏡照片。圖2為本發(fā)明實施案例2得到的yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球的透射電鏡照片。圖3為本發(fā)明實施案例5得到的空心結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球的掃描電鏡照片。圖4為本發(fā)明實施案例5得到的空心結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球的透射電鏡照片。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。實施案例I
常溫下配制50ml濃度為0.75mol/L的硫酸銅溶液,在攪拌條件下加入30mL濃度為0.04mol/L的1，3-丙二胺溶液，繼續(xù)攪拌10 min，然后在室溫下靜置2h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到y(tǒng)olk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球，微球的平均粒徑為15 μ m。實施案例2
常溫下配制50ml濃度為0.75mol/L的硫酸銅溶液,在攪拌條件下加入30mL濃度為0.024mol/L的1，3-丙二胺溶液，繼`續(xù)攪拌10 min,然后在室溫下靜置2h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到y(tǒng)olk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球，微球的平均粒徑為10 μ m，產(chǎn)物的掃描電鏡照片、透射電鏡照片如圖1-2所示。實施案例3
常溫下配制50ml濃度為0.75mol/L的硫酸銅溶液,在攪拌條件下加入30mL濃度為0.012mol/L的1，3-丙二胺溶液，繼續(xù)攪拌10 min,然后在室溫下靜置2h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到y(tǒng)olk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球，微球的平均粒徑為8 μ m。。實施案例4
常溫下配制50ml濃度為0.75mol/L的硫酸銅溶液,在攪拌條件下加入30mL濃度為0.004mol/L的1，3-丙二胺溶液，繼續(xù)攪拌10 min,然后在室溫下靜置2h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到y(tǒng)olk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球,微球的平均粒徑為6 μ m。實施案例5
常溫下配制50ml濃度為0.75mol/L的硫酸銅溶液,在攪拌條件下加入30mL濃度為0.0024mol/L的1，3-丙二胺溶液，繼續(xù)攪拌10 min，然后在室溫下靜置2h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到空心結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球，微球的平均粒徑為5 μ m，產(chǎn)物的掃描電鏡照片、透射電鏡照片如圖3-4所示。實施案例6
常溫下配制50ml濃度為0.75mol/L的硫酸銅溶液,在攪拌條件下加入30mL濃度為0.0017mol/L的1，3-丙二胺溶液，繼續(xù)攪拌10 min，然后在室溫下靜置2h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到空心結(jié)構(gòu)堿 式硫酸銅微球，微球的平均粒徑為4 μ m。
權(quán)利要求
1.一種yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅的制備方法，其特征在于，所述方法如下: 首先向硫酸銅的水溶液中加入胺類，通過攪拌使金屬離子與胺類充分反應(yīng)，然后在室溫下靜置一段時間，經(jīng)過過濾，水洗，干燥制得yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球，具體制備步驟為: 常溫下配制濃度為0.5~2mol/L的硫酸銅溶液，在攪拌條件下加入胺類，繼續(xù)攪拌(Γ30min,然后在室溫下靜置f 3h，過濾洗滌，然后在60°C下干燥12h后得到y(tǒng)olk/shell結(jié)構(gòu)；其中，胺類與總金屬離子的摩爾比為廣5:1，胺類溶液濃度為0.0Ofl mol/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的胺類為乙二胺、1，3-丙二胺或·1，4-丁二胺中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球的制備方法，屬于無機功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。其制備方法是先向硫酸銅溶液加入胺類，通過攪拌使金屬離子與胺類充分反應(yīng)，然后在室溫下靜置，經(jīng)過過濾，水洗，干燥制得yolk/shell結(jié)構(gòu)堿式硫酸銅微球。本發(fā)明的優(yōu)點在于1)在室溫下通過一步法制備出了yolk/shell結(jié)構(gòu)的堿式硫酸銅微球；2)用本發(fā)明提供的方法制備的堿式硫酸銅微球，通過調(diào)節(jié)所加入胺類的濃度可以實現(xiàn)微球粒徑的調(diào)控和yolk/shell結(jié)構(gòu)向空心結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變；3)用本發(fā)明提供的方法反應(yīng)工藝簡單、條件溫和、流程短，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C01G3/10GK103145172SQ20131011389
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者王戈, 高鴻毅, 阿南, 欒奕, 譚僖, 楊穆, 張曉偉 申請人:北京科技大學(xué)