专利名称：一种氧化亚铜空心球的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化亚铜空心球的制备方法，属于无机材料和功能材料制备工艺 技术领域。 技术背景空心球是指一类尺寸在纳米至微米之间的具有特殊结构的材料。由于这类材料 具有密度低，比表面积大，稳定性好和具有表面渗透能力的特点，因此在化学、生物和材料 科学等领域均有重要应用，空心球壳以及由空心球壳堆积而成的多孔材料在催化领域、缓 释药物的包装、人造细胞的模拟及蛋白质、酶、DNA等生物活性分子的包覆保护以及作为涂 料或颜料等各个领域都有很大的潜在的应用价值，成为材料研究领域内引人注目的方向之
ο氧化亚铜(Cu2O)是一种重要的P型半导体材料，其能带间隙约为2. 17eV,由于其 在电子器件、催化、气敏传感器、太阳能转化及光限幅等方面的潜在应用，受到了研究人员 的广泛关注。近年来，研究人员采用不同的方法制备出了微米/纳米级别的Cu2O空心球，例 如，Haolan Xu (Haolan Xu, ffenzhong, Angew. Chem.，Int. Ed.，46，(2007)，1489-1492)等在 60°C条件下采用CTAB形成的囊泡作为模板制备出新颖的多壳层Cu2O空心球。Yu Chang (Yu Chang，Joong Jiat Teo, HuaChun Zeng, Langmuir. 21, (2005), 1074-1079)等在 DMF 中通过 在150-180°C下水热反应20-40h制备出Cu2O纳米空心球。然而这些方法模板用量大，成本 高，反应条件苛刻，对设备要求高，很难在工业生产中推广使用。因此，设计出快速、反应条 件温和、对设备要求低的方法进行氧化亚铜空心球的生产具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷而提供的一种氧化亚铜空心球的 制备方法，通过实施这种方法可以可到一种形态稳定、分散好的氧化亚铜空心球，同时该方 法条件温和、工艺简单，原料利用率高、成本低、易于工业化。为了实现上述目的，本发明制备氧化亚铜空心球的方法包括以下步骤先将金属铜可溶性盐溶于水中，得到浓度1 X 10_2 5 X IO-1Hi0I · L—1的水溶液，然 后加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30或PVP-K90)搅拌混合，得到澄清溶液，其金属铜可溶性 盐、聚乙烯吡咯烷酮、水三者的比例为1X10_2 5X10—1摩尔O 5X10—1摩尔1升。在磁力搅拌下，将还原剂按澄清溶液中铜离子摩尔质量的0. 2 10倍加入到制备 的澄清溶液中，反应5-150分钟，得到橙黄色悬浮液即制备成氧化亚铜空心球产品。本发明中所述的金属铜可溶性盐包括硫酸铜、氯化铜、乙酸铜中的任一种；所述的 澄清溶液中Cu2+的浓度为IX 10_2 5 X IO^moir1, PVP与溶液中Cu2+的摩尔比为O 1。本发明所述的还原剂为水合胼或抗坏血酸或胼；还原剂与液相中的Cu2+的摩尔比 为0. 2 10。本发明所述的制备方法中金属铜可溶性盐PVP 还原剂水的摩尔比是IXliT2 5X1CT1 摩尔O 5Χ ICT1 摩尔2X 1(Γ3 5X ICT1 摩尔1 升。对所制备的氧化亚铜空心球产物进行透射电镜分析，从所制得的氧化亚铜空心球 的TEM和XRD图中显示的结果表明其产品优于现有产品，所得氧化亚铜空心球的直径为 150-300nm，球壳厚度 20_70nm。本发明与现有制备氧化亚铜空心球的方法相比，其方法简单、原料利用率高；所制备的氧化亚铜空心球分散性好、壁厚均勻、产率高；其使用的原料廉价易得，所需生产设备 简单，能源消耗低，易于实现工业化生产。具体实施方法下面通过实施例对本发明作进一步说明。 实施例1 称取0. 12g硫酸铜和0. 5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于50毫升蒸馏水中，形成澄 清的溶液。在搅拌条件下，将2毫升0. IM的水合胼加入到上述澄清溶液中，反应15分钟， 得到橙黄色悬浮液。经分离、洗涤后得到橙黄色粉末状产物。产物经X射线衍射分析鉴定 为氧化亚铜；经透射电镜分析为空心球，粒径约150-220nm，壳厚约20-30nm。实施例2:称取0.624g硫酸铜和l.Og聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于50毫升蒸馏水中，形成 澄清的溶液。在搅拌条件下，将10毫升0. 5M的水合胼加入到上述澄清溶液中，反应90分 钟，得到橙黄色悬浮液。经分离、洗涤后得到橙黄色粉末状产物。产物经X射线衍射分析鉴 定为氧化亚铜；经透射电镜分析为空心球，粒径约170-300nm，壳厚约30-70nm。
权利要求
一种制备氧化亚铜空心球的方法，其特征在于先将金属铜可溶性盐和聚乙烯吡咯烷酮溶解于水中，形成澄清溶液，再在搅拌的条件下，将还原剂加入到制备的澄清溶液中，反应5～150分钟即制备成氧化亚铜空心球产品。
2.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心球的制备方法，其特征在于所述的金属铜可溶 性盐为硫酸铜或氯化铜或乙酸铜。
3.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心球的制备方法，其特征在于所述的澄清溶液中 Cu2+的浓度为IX Kr2 5 X lO^molL"1, PVP与溶液中Cu2+的摩尔比为O 1。
4.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心球的制备方法，其特征在于所述的还原剂为水 合胼或抗坏血酸或胼；还原剂与液相中的Cu2+的摩尔比为0. 2 10。
5.根据权利要求1所述的氧化亚铜空心球的制备方法，其特征在于产品制备时其成分 比例为金属铜可溶性盐PVP 还原剂水的摩尔比是1X10—2 5X10—1摩尔0 5 X ΙΟ—1 摩尔:2Χ1(Γ3 5X1CT1摩尔1升。
全文摘要
本发明涉及无机材料和功能材料加工制备工艺领域中的一种制备氧化亚铜空心球的方法，先将一定量的金属铜可溶性盐和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于水中形成澄清的溶液，然后加入一定量的还原剂，得到橙黄色悬浮液即为氧化亚铜空心球产物。本发明具有制备条件温和、工艺简单、成本低、产率高等特点，有利于工业化生产，所制备的产品分散性好，壁厚均匀，其各项性能均优于现有产品，具有广泛的推广应用前景。
文档编号B82B3/00GK101805010SQ20101013794
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者朱海涛, 王月娇, 连超 申请人:青岛科技大学