专利名称：一种yolk/shell结构碱式硫酸铜的制备方法
技术领域：
本发明属于无机功能材料制备技术领域，特别涉及一种yolk/shell结构碱式硫酸铜的制备方法。
背景技术：
核壳结构材料因其独特的结构而呈现出诸多新奇的物理、化学特性，具有广阔的应用前景。Yolk/Shell结构是最近研究出的一种新颖的核壳结构，是以一个尺寸在微米至纳米级的球形颗粒为核，在其表面包覆数层均匀纳米薄膜而形成的一种复合多相结构，核与壳之间存在一定的空隙。Yolk/Shell结构区别于Core/Shell结构的地方就是Yolk/Shell结构中的粒子是可以自由移动的。Yolk/Shell结构结合了 Yolk和Shell两部分的性质，因此在催化，药物传输、生物传感器、锂离子电池等方面具有潜在的应用。随着纳米技术的深入开发和应用，合成具有Yolk/Shell结构的功能材料已经成为纳米科学领域一个重要的研究热点和发展趋势。目前，制备Yolk/Shell结构的方法主要有选择性刻蚀法、软模板辅助合成法、瓶中造船法、奥斯特瓦尔德熟化、柯肯达尔效应及电置换反应等。然而，选择性刻蚀法、软模板辅助合成法、瓶中造船法制备过程繁琐，奥斯特瓦尔德熟化过程需要很高的反应温度和较长的反应时间，电置换法和柯肯达尔效应又存一定的局限性。综上所述、目前制备方法中复杂的工艺流程及苛刻的实验条件限制了 Yolk/Shell结构功能材料的发展。时至今日， 发展一种简单化、快速化、温和化的方法制备Yolk/Shell结构的功能材料仍是材料科学技术领域的一个挑战性课题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种工艺简单易行、实验流程短、条件温和的yolk/shell结构碱式硫酸铜微球的制备方法，以克服上述技术的缺点。此外，通过实验参数的条件还能实现微球粒径的调控和yolk/shell结构向空心结构的转变。本发明的技术方案是:首先向硫酸铜的水溶液中加入胺类，通过搅拌使金属离子与胺类充分反应，然后在室温下静置一段时间，经过过滤，水洗，干燥制得yolk/shell结构或空心结构的碱式硫酸铜微球。通过调节所加入胺类的浓度可以实现对碱式硫酸铜微球粒径的调控和yolk/shell结构向空心结构的转变。具体制备步骤为:
常温下配制浓度为0.5^2mol/L的硫酸铜溶液，在搅拌条件下加入胺类，继续搅拌(Γ30min，然后在室温下静置f 3h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到yolk/shell结构或空心结构的碱式硫酸铜微球；其中，胺类与总金属离子的摩尔比为广5:1，胺类溶液浓度为0.0Ofl mol/L。所述的胺类包括:乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺中的一种，其中优选丙二胺。本发明的优点在于:1)在室温下通过一步法制备出了 yolk/shell结构的碱式硫酸铜微球；2)用本发明提供的方法制备的碱式硫酸铜微球，通过调节所加入胺类的浓度可以实现微球粒径的调控和yolk/shell结构向空心结构的转变。3)用本发明提供的方法反应工艺简单、条件温和、流程短，适合工业化生产。
图1为本发明实施案例2得到的yolk/shell结构碱式硫酸铜微球的扫描电镜照片。图2为本发明实施案例2得到的yolk/shell结构碱式硫酸铜微球的透射电镜照片。图3为本发明实施案例5得到的空心结构碱式硫酸铜微球的扫描电镜照片。图4为本发明实施案例5得到的空心结构碱式硫酸铜微球的透射电镜照片。
具体实施例方式下面结合具体的实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。实施案例I
常温下配制50ml浓度为0.75mol/L的硫酸铜溶液,在搅拌条件下加入30mL浓度为0.04mol/L的1，3-丙二胺溶液，继续搅拌10 min，然后在室温下静置2h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到yolk/shell结构碱式硫酸铜微球，微球的平均粒径为15 μ m。实施案例2
常温下配制50ml浓度为0.75mol/L的硫酸铜溶液,在搅拌条件下加入30mL浓度为0.024mol/L的1，3-丙二胺溶液，继`续搅拌10 min,然后在室温下静置2h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到yolk/shell结构碱式硫酸铜微球，微球的平均粒径为10 μ m，产物的扫描电镜照片、透射电镜照片如图1-2所示。实施案例3
常温下配制50ml浓度为0.75mol/L的硫酸铜溶液,在搅拌条件下加入30mL浓度为0.012mol/L的1，3-丙二胺溶液，继续搅拌10 min,然后在室温下静置2h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到yolk/shell结构碱式硫酸铜微球，微球的平均粒径为8 μ m。。实施案例4
常温下配制50ml浓度为0.75mol/L的硫酸铜溶液,在搅拌条件下加入30mL浓度为0.004mol/L的1，3-丙二胺溶液，继续搅拌10 min,然后在室温下静置2h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到yolk/shell结构碱式硫酸铜微球,微球的平均粒径为6 μ m。实施案例5
常温下配制50ml浓度为0.75mol/L的硫酸铜溶液,在搅拌条件下加入30mL浓度为0.0024mol/L的1，3-丙二胺溶液，继续搅拌10 min，然后在室温下静置2h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到空心结构碱式硫酸铜微球，微球的平均粒径为5 μ m，产物的扫描电镜照片、透射电镜照片如图3-4所示。实施案例6
常温下配制50ml浓度为0.75mol/L的硫酸铜溶液,在搅拌条件下加入30mL浓度为0.0017mol/L的1，3-丙二胺溶液，继续搅拌10 min，然后在室温下静置2h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到空心结构碱 式硫酸铜微球，微球的平均粒径为4 μ m。
权利要求
1.一种yolk/shell结构碱式硫酸铜的制备方法，其特征在于，所述方法如下: 首先向硫酸铜的水溶液中加入胺类，通过搅拌使金属离子与胺类充分反应，然后在室温下静置一段时间，经过过滤，水洗，干燥制得yolk/shell结构碱式硫酸铜微球，具体制备步骤为: 常温下配制浓度为0.5~2mol/L的硫酸铜溶液，在搅拌条件下加入胺类，继续搅拌(Γ30min,然后在室温下静置f 3h，过滤洗涤，然后在60°C下干燥12h后得到yolk/shell结构；其中，胺类与总金属离子的摩尔比为广5:1，胺类溶液浓度为0.0Ofl mol/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的胺类为乙二胺、1，3-丙二胺或·1，4-丁二胺中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种yolk/shell结构碱式硫酸铜微球的制备方法，属于无机功能材料制备技术领域。其制备方法是先向硫酸铜溶液加入胺类，通过搅拌使金属离子与胺类充分反应，然后在室温下静置，经过过滤，水洗，干燥制得yolk/shell结构碱式硫酸铜微球。本发明的优点在于1)在室温下通过一步法制备出了yolk/shell结构的碱式硫酸铜微球；2)用本发明提供的方法制备的碱式硫酸铜微球，通过调节所加入胺类的浓度可以实现微球粒径的调控和yolk/shell结构向空心结构的转变；3)用本发明提供的方法反应工艺简单、条件温和、流程短，适合工业化生产。
文档编号C01G3/10GK103145172SQ20131011389
公开日2013年6月12日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者王戈, 高鸿毅, 阿南, 栾奕, 谭僖, 杨穆, 张晓伟 申请人:北京科技大学