一维纳米氢氧化铜的溶液法合成

一维纳米氢氧化铜的溶液法合成

作者：刘红梅

来源：《科技资讯》2011年第03期

摘要:本文介绍了氢氧化铜的性质和用途,总结了目前国内外的液相法制备一维纳米氢氧化铜结构的方法,并初步介绍了由纳米氢氧化铜前驱体制备铜氧族化合物的相关转化。

关键词:纳米氢氧化铜前驱体溶液法

中图分类号:TQ450.6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)01(c)-0003-01

氢氧化铜的研究与应用有着悠久的历史,在化学工业中,氢氧化铜是有名的催化剂、媒染剂、着色剂和人造丝颜料,在农业生产中,它又是杀真菌剂—波尔多液的主要成分。氢氧化铜是广泛应用于植物病害防治的广谱杀菌剂,也是无机铜制剂中的一枝新秀。它能进入病菌细胞内,将病菌杀死,但不能进入植物细胞,对作物安全,是农业部列入无公害农产品生产推荐使用品种之一。纳米技术的发展为氢氧化铜的应用提供了更为广阔的市场前景。纳米氢氧化铜具有纳米材料的小尺寸效应,比表面积急剧增大,表面原子和体相原子相当,表层原子活性大大提高,游离出来的活性铜离子成倍增加。同时,纳米氢氧化铜悬浮剂喷洒均匀,持效期长,用量低,防止土地碱化,降低了喷洒劳动量。因此纳米氢氧化铜杀菌剂能够取代传统的波尔多液,杀菌效果有了质的飞跃,具有良好的社会效应和经济效益。

1 氢氧化铜特质

氢氧化铜是一种层状物质,正交晶系的晶体结构,是组装一维纳米材料的良好材料。氢氧化铜易热分解形成铜的氧化物,还可以转化为铜氧族其他化合物。

纳米结构铜氧族化合物作为重要的p—型半导体材料,在热电、光电、催化、传感、超导、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。如纳米CuS与CuO,带隙能分别为1.2eV和2eV,具有可见光吸收、红外区透过等光学特性,在新型光控器件、光催化剂和光电极等领域备受青睐;同时,由于具有高电导率和高能电容的特性,因此是锂离子电池中优良的阴极材料。此外,还是良好的低温超导材料、高温快离子导体材料。目前对于氢氧化铜一维纳米材料的研究大多集中在其合成方法的探索,或者在合成氢氧化铜一维纳米材料后将该材料作为前驱体或可牺牲模板进一步制备出铜的其它化合物的一维纳米材料。

2 制备方法介绍

目前采用较多的合成方法是使用不同的铜源进行液相合成。

Yang等人以Cu2S纳米线为先驱体通过协同自组装的方法在液相中合成。氢氧化铜纳米带在电子束的作用下转变为氧化铜,最后在碳存在下经过热处理转变为铜的纳米线。之后,在氨水溶液中在铜片上合成出氢氧化铜的纳米带阵列,并经热处理将氢氧化铜纳米带阵列转变为氧化铜纳米带阵列。该氢氧化铜纳米带阵列还可作为可牺牲模板制备CuO纳米棒阵列、Cu2O纳米带阵列、Cu9S8纳米带阵列和Cu纳米线。Zhang等人以氢氧化钠和硫代硫酸氨为反应物在铜片上合成出单晶氢氧化铜纳米管。Hou等人也在液相中以氢氧化钾、硫代硫酸钾和铜片为反应物在铜片上合成出氢氧化铜的亚微米结构,此氢氧化铜亚微米结构经热处理最后形成氧化铜的亚微米带状结构。Lu等人也在液相中合成出氢氧化铜一维纳米结构,并讨论了通过改变反应物加入的顺序可以制备出不同形态的纳米结构。Song等人在水溶液和有机物的界面上成功的合成出氢氧化铜的纳米线。Park等人通过碱式硝酸铜(Cu2(OH)3N03)与氢氧化纳的离子交换反应将二维的碱式硝酸铜转变为一维的氢氧化铜纳米棒。上述方法可以在空间维数和微观形态上以可控制的方式合成出的氢氧化铜纳米材料,但通常需要的时间较长。

液相法中普遍使用的硫酸铜和氢氧化钠反应进行制备Cu(OH)2前驱体适用于工业化生产。也可以用硫酸铜和过氧化钠为反应物在室温液相合成一维氢氧化铜纳米棒、纳米带。使用氯化铜来制备氢氧化铜前驱体,容易倾向于生成各向异性的氧化铜纳米晶。

溶液混合反应的过程中有热量放出,对氢氧化铜沉淀的稳定性有影响。温度越高,氢氧化铜沉淀越易分解。且分解速度越快,分解越彻底。新制的氢氧化铜沉淀在常温下就不稳定,在蓝色的氢氧化铜沉淀中夹杂有少许的灰黑色沉淀(6min～7min),随着放置的时间延长,蓝色絮状沉淀逐渐变少,黑色沉淀物逐渐增多,直到全部变成黑色沉淀。蓝色的氢氧化铜沉淀能溶于浓氨水,而黑色的氧化铜不溶于浓氨水。用浓氨水检验黑色沉淀物,该黑色沉淀物不溶解。说明新制的氢氧化铜沉淀在常温下就能缓慢分解成为黑色的氧化铜。氢氧根离子和铜离子的配比不同,生成的氢氧化铜的稳定性也有所不同,实验证明,=1∶2时,虽摩尔比刚好,但生成的氢氧化铜不完全,并且最不稳定,随着碱量的稍稍过量,生成氢氧化铜完全,较之稳定。

3 结语

通过液相沉淀法制备一维氢氧化铜纳米结构,经检测证明其物化性质优越,纳米氢氧化铜的开发和研制,具有良好的社会效应和经济效益。

参考文献

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