专利名称：一种纳米尺度氧化亚铜的电解制备方法
技术领域：
本发明涉及氧化亚铜(Cu2O)的电解制备方法。
背景技术：
根据材料科学，当组成材料的微粒的粒径逐渐变小，进入纳米尺度(10-1-102nm)之后，其界面组成基元所占比例上升，无序度急剧升高，表现出小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应等。这一系列效应导致了纳米材料在声、电、光、磁等方面都显示出了有异于体相材料的特殊性能。由于纳米材料的独特性质，纳米科学跟纳米技术受到越来越多的关注与重视，许多国家都投入了大量的资金开展研究工作。
作为一种重要的无机化工原料，氧化亚铜在染料、触媒、农药、光学玻璃、光电池等领域都有着广泛的用途。常用的氧化亚铜制备方法有氯化亚铜水解法、电解法等。
目前工业上电解法制备氧化亚铜的工艺如下NaCl260-290g/L；NaOH0.5g/L；温度75-80度；电极铜；电流密度750A/m2该方法反应速度较快，产率也很高，生成的氧化亚铜分散性良好。不足之处在于粒径较大而且很不均匀(300-1000nm)。
我国专利(申请号03118706.4)公开了一种金属铜阳极氧化法制备纳米氧化铜材料的方法。它是在氧化物电解质中加入Cu2O的结晶生长抑制剂或/和Cu2O的结晶中心，或含结晶中心的载体，或/和另一种纳米材料，并控制电解液中氧化物盐的浓度、碱的浓度，可获得粒径＜100nm的Cu2O材料。该方法相对于以前的方法进步不少，可以取得纳米尺度的Cu2O，缺点是均匀性不好，过程较为复杂。
发明内容
1.发明目的本发明的目的是提供一种纳米尺度氧化亚铜的电解制备方法，利用本发明方法能制备出纳米尺度的氧化亚铜(Cu2O)。
2.技术方案
本方案的原理阳极铜缓慢溶解，在电场的作用下迁移到阴极，被还原为纳米级的铜原子。溶液中残留的溶解氧将纳米级的铜原子氧化为氧化亚铜。为减少铜原子发生二次聚集导致颗粒长大，故加入长链烷基的季铵盐作为稳定剂跟分散剂。
本发明的技术方案如下一种纳米尺度氧化亚铜(Cu2O)的电解制备方法，其特征是金属铜阳极在含有乙腈与四氢呋喃的电解液中电解，加入长链烷基的季铵盐至饱和，制得的氧化亚铜平均粒径＜50nm。
电解液中乙腈与四氢呋喃的体积比为3～5∶1，水与四氢呋喃的体积比为0～1.5∶1。电解所使用的电流密度为50～200mA/cm2。电解时的温度为20～90℃。长链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十二烷基三甲基溴化铵。制得的氧化亚铜在400～600℃氮气保护煅烧之后平均粒径小于200nm。
3.有益效果本方法的特点是反应温和，条件控制方便，生成的氧化亚铜粒径均匀，平均直径小于50纳米。经氮气保护煅烧之后，氧化亚铜晶型直径小于200纳米。
四、实施例以下通过实例进一步说明本发明。
实施例1乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)至饱和电流密度150mA/cm2电解时间6min煅烧温度500℃煅烧前粒径(nm)10～30煅烧后粒径(nm)80～110实施例2
乙腈∶四氢呋喃＝4∶1加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)至饱和电流密度150mA/cm2电解时间8min煅烧温度500℃煅烧前粒径(nm)5～20煅烧后粒径(nm)70～100实施例3乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1加入十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)至饱和电流密度150mA/cm2电解时间8min煅烧温度500煅烧前粒径(nm)15～35煅烧后粒径(nm)80～130实施例4乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1加入十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)至饱和电流密度150mA/cm2电解时间8min煅烧温度500煅烧前粒径(nm)20～40煅烧后粒径(nm)80～130实施例5乙腈∶四氢呋喃∶水＝4∶1∶1加入十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)至饱和电流密度150mA/cm2电解时间9min煅烧温度500煅烧前粒径(nm)20～40煅烧后粒径(nm)100～140实施例6乙腈∶四氢呋喃∶水＝3∶0.5∶1加入十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)至饱和电流密度50mA/cm2电解时间3min煅烧温度550煅烧前粒径(nm)20～40煅烧后粒径(nm)80～120实施例7乙腈∶四氢呋喃∶水＝5∶1∶1加入十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)至饱和电流密度100mA/cm2电解时间20min煅烧温度500煅烧前粒径(nm)30～50煅烧后粒径(nm)80～110
权利要求
1.一种纳米尺度氧化亚铜的电解制备方法，其特征是金属铜阳极在含有乙腈与四氢呋喃的电解液中电解，加入长链烷基的季铵盐至饱和，制得的氧化亚铜平均粒径＜50nm。
2.根根据权利要求1所述的方法，其特征是电解液中乙腈与四氢呋喃的体积比为3～5∶1，水与四氢呋喃的体积比为0～1.5∶1。
3.根根据权利要求1所述的方法，其特征是电解所使用的电流密度为50～200mA/cm2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是电解时的温度为20～90℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是长链烷基的季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵或十二烷基三甲基溴化铵。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是制得的氧化亚铜在400～600℃氮气保护煅烧之后平均粒径＜200nm。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征是制得的氧化亚铜平均粒径＜40nm。
全文摘要
本发明公开了一种纳米尺度氧化亚铜的电解制备方法，将金属铜阳极在含有乙腈与四氢呋喃的电解液中电解，加入长链烷基的季铵盐至饱和，电解液中乙腈与四氢呋喃的体积比为3～5∶1，水与四氢呋喃的体积比为0～1.5∶1，可制得平均粒径＜50nm的氧化亚铜。制得的氧化亚铜在400～600℃氮气保护煅烧之后平均粒径＜200nm。本方法的特点是反应温和，条件控制方便，生成的氧化亚铜粒径均匀。
文档编号C25B1/00GK1556250SQ20031011282
公开日2004年12月22日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者张爱茜, 刘洪禄, 孟楠, 杨曦, 韩朔睽 申请人:南京大学