一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，采用鉀源和鈉源為熔鹽的熔鹽法制備得到納米多面體狀氧化銅粉體，將銅鹽溶解在水中配置成溶液，向溶液中滴加堿源，直至溶液的pH在6-8之間，將該溶液放在恒溫磁力攪拌器中60℃恒溫攪拌，待有沉淀生成后抽濾洗滌兩到三次，放入烘箱中干燥；將干燥的前驅(qū)體與鈉鹽和鉀鹽一起放入球磨罐中球磨；球磨后的混合液干燥后轉(zhuǎn)移入坩堝中進行煅燒，然后在空氣中冷卻到室溫，經(jīng)過濾、洗滌、干燥即制備得到納米多面體狀氧化銅粉體。本發(fā)明制備方法具有合成溫度較低，操作簡單，合成的粉體化學成分均勻，晶體形貌好等優(yōu)點，經(jīng)降解羅丹明B實驗表明，相比較于商品納米氧化銅，其催化性能有大幅度提高。
【專利說明】一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多面體狀納米氧化物制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種催化用多面體狀 納米氧化物的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在我國剛剛起步的納米催化技術(shù)，目前盡管僅有Ti02、ZnO、等少數(shù)品種實現(xiàn)了產(chǎn) 業(yè)化。但已經(jīng)顯現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。在2004年底結(jié)束的納米科技研討會上，專家認 為，納米材料具有獨特的晶體結(jié)構(gòu)及表面特性，其催化活性和選擇性大大高于傳統(tǒng)催化劑， 可作為新型的催化材料應(yīng)用于化學工業(yè)。無庸置疑隨著納米微粒粒徑的減小，表面積逐漸 增大，吸附能力和催化性能也隨之增強。這些獨特效應(yīng)使納米催化劑不僅可以控制反應(yīng)速 度，大大提高反應(yīng)效率，甚至可以使原來不能進行的反應(yīng)進行。而氧化銅是非常重要的窄 帶隙P型半導體（Eg = I. 2eV)，由于其獨特的物理和化學特性，在太陽能電池、有機反應(yīng)的 催化、鋰電池、生物傳感、氣敏、場發(fā)射、光催化降解有機污染物、磁儲裝置等領(lǐng)域得到廣泛 的應(yīng)用。近年來，人們采用了前驅(qū)體的分解、溶膠凝膠技術(shù)、微乳液法、沉淀法、水熱法等各 種物理化學方法，制備出了各種氧化銅微/納米結(jié)構(gòu)，其中有納米片、納米線、納米棒、納米 帶、納米針、納米管、納米籠和復雜的三維分級結(jié)構(gòu)。
[0003] 由于相對簡單和低能耗的特點，化學沉淀法是制備納米結(jié)構(gòu)材料的一種很有效的 方法。但是，在沉淀過程中的主要缺點就是對晶體大小，結(jié)晶度等控制不足。到現(xiàn)在為止， 已經(jīng)嘗試利用通過化學沉淀法合成分散的納米技術(shù)，如在溶液中加入不同表面活性劑以及 采用不同的反應(yīng)體系。但是這些方法的焦點主要集中在沉淀的過程而不是隨后的煅燒。通 常，催化劑和表面活性劑的使用會將雜質(zhì)帶到所需的產(chǎn)品中，這將會影響其化學性能。此 夕卜，這些方法并不適用于復雜的大型工業(yè)生產(chǎn)過程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有氧化銅粉體合成技術(shù)顆粒過大、粉體團聚過于嚴 重等問題以及由此引發(fā)的催化性能不良的問題而提供一種催化用多面體狀納米氧化物的 制備方法。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，采用鉀源和鈉源為熔鹽的熔鹽法制 備得到納米多面體狀氧化銅粉體，低溫熔鹽法具有儀器簡單，操作簡便，環(huán)境友好等突出的 優(yōu)點。熔融NaNO3-KNO3共晶具有動力學優(yōu)勢性質(zhì)，如相對低的黏度和低熔點溫度。共晶點 在混合物中低于任何純物質(zhì)的熔點。當系統(tǒng)溫度高于共晶點的時候，反應(yīng)體系將包含所有 的液體狀態(tài)反應(yīng)物，該方法具體采用以下步驟：
[0007] (1)將銅鹽溶解在水中配置成溶液，向溶液中滴加堿源，直至溶液的pH在6-8之 間，將該溶液放在恒溫磁力攪拌器中60°C恒溫攪拌，待有沉淀生成后抽濾洗滌兩到三次，放 入烘箱中干燥；
[0008] (2)將干燥的前驅(qū)體與鈉鹽和鉀鹽一起放入球磨罐中球磨；
[0009] (3)球磨后的混合液干燥后轉(zhuǎn)移入坩堝中進行煅燒，然后在空氣中冷卻到室溫，經(jīng) 過濾、洗滌、干燥即制備得到納米多面體狀氧化銅粉體。
[0010] 優(yōu)選的，銅鹽為 CuCl2、Cu (NO3) 2 或 Cu (CH3COO) 2。的堿源為 NH3 ? H20、NaOH 或 K0H。 鈉鹽為NaNO3 ;所述的鉀鹽為KN03。
[0011] 優(yōu)選的，加入的鈉鹽與鉀鹽的物質(zhì)的量比為1 : 〇. 5?1 : 2。
[0012] 優(yōu)選的，球磨過程中，干燥的前驅(qū)體與鈉鹽和鉀鹽構(gòu)成的混合熔鹽的質(zhì)量比為 40 : 60?60 : 40。球磨罐中的微球、干燥的前驅(qū)體與混合熔鹽構(gòu)成的物料、加入的酒精 的質(zhì)量比為2 : 1 : 0.6。
[0013] 優(yōu)選的，坩堝中進行煅燒的溫度為450°C -650°c，時間為2h。
[0014] 與現(xiàn)有的溶膠凝膠法和傳統(tǒng)水熱法相比，本發(fā)明利用銅鹽和堿源為原料，通過加 入熔鹽燒結(jié)出多面體狀的納米氧化銅粉體。由于NaNO3-KNO3共晶熔融點較低且在熔融狀 態(tài)下黏度較低，處在此種反應(yīng)環(huán)境中反應(yīng)物有較高的擴散系數(shù)，較長的擴散距離，氧化銅晶 體能得到良好的生長。該反應(yīng)受界面反應(yīng)機制控制，通過控制溫度和時間可間接控制顆粒 粒徑，獲得形態(tài)為多面體狀的氧化銅顆粒。且在反應(yīng)過程中，熔鹽貫穿于生成的粉體顆粒之 間，能有效的阻止顆粒之間的關(guān)聯(lián)，降低了顆粒團聚程度。本方法具有合成溫度較低，操作 簡單，合成的粉體化學成分均勻，晶體形貌好等優(yōu)點。催化降解有機污染物性能相比較于商 品納米氧化銅得到了大幅提

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為實施例1制備得到的納米多面體狀氧化銅粉體的XRD圖；
[0016] 圖2為實施例1制備得到的納米多面體狀氧化銅粉體的SM圖；
[0017] 圖3為實施例1制備得到的納米多面體狀氧化銅粉體的催化性能測試圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0019] 本發(fā)明的實施例中所用的主要設(shè)備的型號及生產(chǎn)廠家的信息如下：下面通過實施 例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明的各實施例中所用的主要設(shè)備的型號及生產(chǎn)廠家的信息如下：
[0021] 球磨機：QM-2SP2(2L)，南京南大儀器廠；
[0022] 電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG_9240A，上海精宏設(shè)備有限公司；
[0023] 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：DF_101S，鄭州世紀雙科實驗儀器有限公司；
[0024] 循環(huán)水式多用真空泵：鄭州博科儀器設(shè)備有限公司；
[0025] 快速升溫箱式電爐：洛陽神佳窯業(yè)有限公司；
[0026] 可見分光光度計：上海菁華科技儀器有限公司。
[0027] 本發(fā)明的實施例中所用的原料的規(guī)格及生產(chǎn)廠家的信息如下：
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于，采用鉀源和鈉源為熔鹽 的熔鹽法制備得到納米多面體狀氧化銅粉體，包括以下步驟： (1) 將銅鹽溶解在水中配置成溶液，向溶液中滴加堿源，直至溶液的pH在6-8之間，將 該溶液放在恒溫磁力攪拌器中60°C恒溫攪拌，待有沉淀生成后抽濾洗滌兩到三次，放入烘 箱中干燥； (2) 將干燥的前驅(qū)體與鈉鹽和鉀鹽一起放入球磨罐中球磨； (3) 球磨后的混合液干燥后轉(zhuǎn)移入坩堝中進行煅燒，然后在空氣中冷卻到室溫，經(jīng)過 濾、洗滌、干燥即制備得到納米多面體狀氧化銅粉體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于， 所述的銅鹽為 CuCl2、Cu (NO3) 2 或 Cu (CH3COO) 2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于， 所述的堿源為NH3 ? H20、NaOH或K0H。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于， 所述的鈉鹽為NaNO3;所述的鉀鹽為KN03。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于， 加入的鈉鹽與鉀鹽的物質(zhì)的量比為1 : 0.5?1 : 2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于， 球磨過程中，干燥的前驅(qū)體與鈉鹽和鉀鹽構(gòu)成的混合熔鹽的質(zhì)量比為40 : 60?60 : 40。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于， 球磨過程中，球磨罐中的微球、干燥的前驅(qū)體與混合熔鹽構(gòu)成的物料、加入的酒精的質(zhì)量比 為 2 : 1 : 0? 6。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化用多面體狀納米氧化物的制備方法，其特征在于， 坩堝中進行煅燒的溫度為450°C -650°C，時間為2h。
【文檔編號】B01J35/02GK104307521SQ201410572106
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】曾濤, 白楊, 劉偉景, 姚偉峰 申請人:上海電力學院