一種CuI納米粉體的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于納米材料及其制備領域，特別涉及一種Cu I納米粉體的制備方法。
【背景技術】
[0002] Cul是一種用途十分廣泛的物質，可用作有機合成催化劑、樹脂改性劑、人工降雨 劑，以及加碘鹽中的碘來源。其中，Cul作為催化劑，可以催化一系列鹵代烴參與的偶聯反 應，例如Heck反應、Suzuki反應及U1 lmann反應等。
[0003] 目前，Cul的制備方法較多。比如:元素直接反應法(Yaqing Liu，et. al. Synthesis of nano-CuI and its catalytic activity in the thermal decomposition of ammonium perchlorate，Res · Chem. Intermed ·，2015，41:3885-3892)，電沉積法（Takeshi Takeda,et.al.Copper(I)iodide-catalyzed regioselective allylation of a-(2_ pyridylthio)allylstannanes.A new route to δ,ε-unsaturated ketones,Tetrahedron Lett·，1997,38，2879_2882)，水熱法（L.P. Zhang, et.al .Growth and shape evolution of octahedral Cul crystal by a SC-assisted hydrothermal method,Mater.Res.Bui1., 2006，41，905-908)，脈沖激光沉積法（P ·M· Sirimanne，et · al · Characterization of transparent conducting Cul thin films prepared by pulse laser deposition technique，Chem.Phys.Lett.，2002,366,485-489)，真空蒸發（K.Tennakone, et.al.Deposition of thin conducting films of Cul on glass，Sol·Energy Mater .Sol .Cells，1998,55,283-289)，等等。
[0004] 現有的制備方法雖然可以制備出Cul，但仍然存在一些不足，如:在制備過程中，有 的需要使用復雜昂貴的設備，有的需要使用添加劑，有的需要高溫條件，有的產生毒性較大 的副產物，或有的所得產物粒徑分布范圍較寬。
【發明內容】
[0005] 本發明是為避免上述現有技術的不足，提供一種簡單易行、節約成本、節能環保的 Cul納米粉體制備方法。
[0006] 本發明解決技術問題，采用如下技術方案：
[0007] 本發明Cul納米粉體的制備方法，是在室溫條件下，將單質碘、硫酸銅、丙酮、水及 乙醇一鍋混合，攪拌反應;然后對反應產物離心分離、蒸餾水洗滌、真空干燥，得到Cul納米 粉體;具體包括如下步驟：
[0008] (1)將單質碘溶解在乙醇和水的混合溶劑（乙醇和水的體積比優選為1:1)中，制得 濃度為0.075~0.30mol · L-1的碘溶液；
[0009] (2)將硫酸銅溶解在丙酮和水的混合溶劑(丙酮和水的體積比優選為1:4)中，制得 濃度為0.050~0.20mol · L-1的硫酸銅溶液；
[0010] (3)將所述碘溶液和所述硫酸銅溶液等體積混合，獲得混合溶液(其中，硫酸銅的 濃度為0.025~O.lOmol · L-S單質碘的濃度為0.0375~0.15mol · L-在所述混合溶液中 硫酸銅和單質碘的摩爾比為2:3;
[0011] (4)將步驟(3)得到的混合溶液加入密閉容器內，在室溫下連續攪拌24小時，所得 產物通過離心分離、蒸餾水洗滌、真空干燥(優選為80°C下真空干燥4小時），即得到Cul納米 粉體。
[0012] 本發明在室溫條件下利用丙酮的碘化反應原位產生碘離子，實現均相沉淀，制備 出Cul納米粒子，發生的反應如方程(1)和方程(2)所示。該制備方法操作簡單，反應溫度低， 產物Cul納米粉體粒徑分布范圍窄，是一種簡便且不會產生污染的Cul納米粉體的制備方 法。
[0015] 本發明的有益效果體現在：
[0016] (1)本發明Cul納米粉體的制備方法中，與銅離子(Cu2+)發生沉淀反應所需要的碘 離子（Γ)不是外在加入的，而是由丙酮的碘化反應原位產生的，實現了均相沉淀法制備 Cul，保證了產物粒徑分布范圍窄、分散性好、形狀規則;且本發明的制備方法不需要添加表 面活性劑、模板劑等，提高了產物純度。
[0017] (2)本發明Cul納米粉體的制備過程，采用了反應原料一鍋法制備技術，制備過程 簡單，反應溫度低，具有節能環保、高效安全的優勢。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明實施例1、2、3和4制備的Cul納米粉體的XRD圖。
[0019] 圖2為本發明實施例2制備的Cul納米粉體的TEM圖像。
【具體實施方式】
[0020] 以下提供本發明Cul納米粉體制備的【具體實施方式】。
[0021] 實施例1
[0022]本實施例按如下步驟制備Cul納米粉體：
[0023] (1)將1.50mmol單質碘溶解在20mL體積比為1:1的乙醇和水的混合溶劑中，制得 0.075mol · L-1 的碘溶液。
[0024] (2)將1 .Ommol硫酸銅溶解在20mL體積比為1:4的丙酮和水的混合溶劑中，制得 0.050mol · L-1硫酸銅溶液。
[0025] (3)將碘溶液和硫酸銅溶液在碘量瓶中合并混合，獲得混合溶液(其中，硫酸銅的 濃度為〇.〇25mol · L-S單質碘的濃度為0.0375mol · L-
[0026] (4)將混合溶液在室溫下連續磁力攪拌24小時，所得產物通過離心分離、蒸餾水洗 滌，再在80°C下真空干燥4小時，得到Cul納米粉體。
[0027] 對產品進行X-射線衍射分析，通過Scherrer公式進行計算，得到了Cul平均晶粒尺 寸為 48 · 7nm。
[0028] 實施例2
[0029] 本實施例按如下步驟制備Cul納米粉體：
[0030] (1)將6 . Ommol單質碘溶解在20mL體積比為1:1的乙醇和水的混合溶劑中，制得 0.30mol · L-1的碘溶液。
[0031] (2)將4. Ommol硫酸銅溶解在20mL體積比為1: 4的丙酮和水的混合溶劑中，制得 0.20mol · L-1硫酸銅溶液。
[0032] (3)將碘溶液和硫酸銅溶液在碘量瓶中合并混合，獲得混合溶液(其中，硫酸銅的 濃度為O.lOmol · L-S單質碘的濃度為0.15mol · L-
[0033] (4)將混合溶液在室溫下連續磁力攪拌24小時，所得產物通過離心分離、蒸餾水洗 滌，再在80°C下真空干燥4小時，得到Cul納米粉體。
[0034] 對產品進行X-射線衍射分析，通過Scherrer公式進行計算，得到了Cul平均晶粒尺 寸為38 · lnm。
[0035] 實施例3
[0036]本實施例按如下步驟制備Cul納米粉體：
[0037] (1)將3 . Ommol單質碘溶解在20mL體積比為1:1的乙醇和水的混合溶劑中，制得 0.15mol · L-1的碘溶液。
[0038] (2)將2. Ommol硫酸銅溶解在20mL體積比為1: 4的丙酮和水的混合溶劑中，制得 O.lOmol · L-1硫酸銅溶液。
[0039] (3)將碘溶液和硫酸銅溶液在碘量瓶中合并混合，獲得混合溶液(其中，硫酸銅的 濃度為0.050mol · L-S單質碘的濃度為0.075mol · L-
[0040] (4)將混合溶液在室溫下連續磁力攪拌24小時，所得產物通過離心分離、蒸餾水洗 滌，再在80°C下真空干燥4小時，得到Cul納米粉體。
[0041 ] 對產品進行X-射線衍射分析，通過Scherrer公式進行計算，得到了Cul平均晶粒尺 寸為 44.3nm。
[0042] 實施例4
[0043] 本實施例按如下步驟制備Cul納米粉體：
[0044] (1)將4.5mmol單質碘溶解在20mL體積比為1:1的乙醇和水的混合溶劑中，制得 0.225mol · L-1 的碘溶液。
[0045] (2)將3. Ommol硫酸銅溶解在20mL體積比為1: 4的丙酮和水的混合溶劑中，制得 0.15mol · L-1硫酸銅溶液。
[0046] (3)將碘溶液和硫酸銅溶液在碘量瓶中合并混合，獲得混合溶液(其中，硫酸銅的 濃度為〇.〇75mol · L-S單質碘的濃度為0.1125mol · L-
[0047] (4)將混合溶液在室溫下連續磁力攪拌24小時，所得產物通過離心分離、蒸餾水洗 滌，再在80°C下真空干燥4小時，得到Cul納米粉體。對產品進行X-射線衍射分析，通過 Scherrer公式進行計算，得到了Cul平均晶粒尺寸為40.9nm。
[0048] 性能測試：
[0049] X-射線衍射分析(XRD分析）：分別將實施例1、2、3和4制得的Cul納米粉體進行XRD 分析，結果見圖1。由Scherrer公式計算得到：反應原料中硫酸銅（單質碘）的濃度分別為 0· 025(0.0375)、0· 050(0.075)、0· 075(0.1125)、0· 10(0 · 15)mol · L-1 時，所得Cul粒子的平 均晶粒尺寸分別為48.7、44.3、40.9、38. lnm，表明反應原料中硫酸銅和單質碘濃度的變化 對Cul的平均晶粒尺寸有一定的影響，隨著硫酸銅和單質碘濃度的增加，產物Cul的平均晶 粒大小逐漸減小。在制備過程中，可以通過控制反應原料的濃度來控制Cul粒子的平均晶粒 尺寸。
[0050]透射電子顯微鏡分析(TEM分析）：將實施例2制得的Cul納米粉體進行TEM分析，結 果如圖2。從圖2可以看出Cul納米粒子粒徑分布范圍窄，其顆粒大小在40nm左右。
【主權項】
1. 一種Cul納米粉體的制備方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將單質碘溶解在乙醇和水的混合溶劑中，制得濃度為〇. 075~0.30mol · L-1的碘溶 液； (2) 將硫酸銅溶解在丙酮和水的混合溶劑中，制得濃度為0.050~0.20mol · I/1的硫酸 銅溶液； (3) 將所述碘溶液和所述硫酸銅溶液等體積混合，獲得混合溶液;在所述混合溶液中硫 酸銅和單質碘的摩爾比為2:3; (4) 將步驟(3)得到的混合溶液加入密閉容器內，在室溫下連續攪拌24小時，所得產物 通過離心分離、蒸餾水洗滌、真空干燥，即得到Cul納米粉體。2. 根據權利要求1所述的Cul納米粉體的制備方法，其特征在于:步驟（1)中乙醇和水的 體積比為1:1。3. 根據權利要求1所述的Cul納米粉體的制備方法，其特征在于:步驟(2)中丙酮和水的 體積比為1:4。4. 根據權利要求1所述的Cul納米粉體的制備方法，其特征在于:步驟(4)中真空干燥是 在80 °C下真空干燥4小時。
【專利摘要】本發明公開了一種CuI納米粉體的制備方法，是在室溫條件下，將單質碘、硫酸銅、丙酮、水及乙醇一鍋混合，攪拌反應；然后對反應產物離心分離、蒸餾水洗滌、真空干燥，得到CuI納米粉體。本發明CuI納米粉體的制備過程，采用了反應原料一鍋法制備技術，制備過程簡單，反應溫度低，具有節能環保、高效安全的優勢。
【IPC分類】B82Y40/00, C01G3/04
【公開號】CN105645456
【申請號】
【發明人】李龍鳳, 張茂林, 劉明珠, 付先亮, 肖培培
【申請人】淮北師范大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月30日