一种氧化亚铜复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种氧化亚铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化亚铜和尿素，碱充分混合，加热进行反应，然后将反应后的产物洗涤后烘干，得到所述氧化亚铜复合材料。本发明专利技术还公开上述制备方法制得的氧化亚铜复合材料及其应用。本发明专利技术通过原料和反应时间的控制，为氧化亚铜原位合成氮化铜得到复合材料提供了一种方便可行的新方法；由于所使用的尿素的量有限，其产生的氨气量少且可控，不使用氨气钢瓶，实验条件要求更低，操作简单便捷，安全系数高。本发明专利技术得到的氧化亚铜复合材料，是一种内部为球形、外部为立方体的核壳结构材料，其应用于锂空气电池反应中，可显著提升催化活性，同时可以提高材料性能的稳定性。同时可以提高材料性能的稳定性。同时可以提高材料性能的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化亚铜复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米化合物复合材料领域，具体涉及一种氧化亚铜复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法在宏观或微观上组成的新性质材料，在化学、生命、材料、物理、电子等领域具有广泛的应用。原位生长得到的复合材料往往具有更好的催化活性，然而原位生长的实现是十分困难的，并且常为薄膜材料，这限制了它的应用。因此，有必要开发新方法来原位构筑复合材料。
[0003]铜氧化物具有价格低廉、制备方法简单易行、氧化还原性质丰富且化学稳定性好等优点，最近关于铜氧化物的研究取得了较大的进展，包括不同形貌、不同结构的铜氧化物的设计合成，另外，作为3d过渡金属的铜元素具有丰富的电子态结构，将铜氧化物与其他材料复合在一起，能够构筑特殊的电子态结构，得到的复合材料极具研究意义。氮化铜具有特殊的电子结构、较高的化学稳定性和较好的导电性，因而在可再生能源领域受到广泛关注。然而，氮化铜的合成往往涉及到氨气钢瓶的使用，而氨气具有刺激性气味，对人体具有较大的危害性，长时间使用氨气也有一定的危险。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有对难以合成氧化亚铜和氮化铜复合材料的问题，从而提供一种氧化亚铜复合材料及其制备方法和应用。
[0005]为此，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种氧化亚铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1：将氧化亚铜和尿素，碱充分混合，加热进行反应；
[0008]S2：将反应后的产物洗涤后烘干，得到所述氧化亚铜复合材料。
[0009]进一步地，所述氧化亚铜和尿素，碱的摩尔比为1：5
‑
25：5
‑
25。
[0010]步骤S1中，所述加热反应温度为180
‑
200℃，反应时间为4
‑
10h；
[0011]步骤S2中，所述烘干温度为70
‑
90℃，烘干时间为8
‑
16h。
[0012]优选地，所述氧化亚铜由如下工艺制得：
[0013]将五水硫酸铜溶于超纯水中，加入十六烷基三甲基溴化铵和抗坏血酸，混合后升温搅拌反应；然后加入氢氧化钠溶液至溶液变为亮黄色，加热搅拌静置，得到黄色的悬浊液；将悬浊液交替使用超纯水和无水乙醇在离心得到的深橙色固体；将深橙色固体进行干燥，得到棕黄色固体氧化亚铜。
[0014]进一步地，所述五水硫酸铜和十六烷基三甲基溴化铵、抗坏血酸的摩尔比为1:5:5。
[0015]优选地，所述碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种
[0016]本专利技术还提供一种氧化亚铜复合材料，由上述制备方法制得。
[0017]本专利技术还提供上述氧化亚铜复合材料的应用，具体为应用于锂空气电池的正极催化剂。
[0018]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0019](1)本专利技术通过原料和反应时间的控制，为氧化亚铜原位合成氮化铜得到复合材料提供了一种方便可行的新方法；由于所使用的尿素的量有限，其产生的氨气量少且可控，不使用氨气钢瓶，实验条件要求更低，操作简单便捷，安全系数高。
[0020](2)本专利技术得到的氧化亚铜复合材料，是一种内部为球形、外部为立方体的核壳结构材料，其结构稳定，具有广阔的应用前景。
[0021](3)本专利技术得到的氧化亚铜复合材料，其应用于锂空气电池反应中，氧化亚铜的氮化对其锂空气电池催化活性的提升有重要作用，而复合材料的构筑不仅可以进一步提升其催化活性，同时可以提高材料性能的稳定性。由于原位形成的复合材料的界面效应，相比于机械复合的复合材料，其催化活性提升更为明显提升。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1得到的氧化亚铜复合材料的扫描电子显微镜能谱仪测试结果；
[0024]图2为本专利技术试验例1中，实施例1和对比例1
‑
3得到的粉末的X射线衍射图；
[0025]图3为本专利技术试验例1中，实施例1和对比例1
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3得到的粉末的扫描电子显微镜图；
[0026]图4为本专利技术试验例1中，实施例1和对比例1
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3得到的粉末的透射电子显微镜图；
[0027]图5为本专利技术试验例2中，实施例1和对比例1
‑
3得到的粉末为正极催化剂的锂空气电池在100mA/g电流密度、2.5
‑
4.4V电压范围内的放电
‑
充电曲线图；
[0028]图6为本专利技术试验例2中，实施例1和对比例1
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3得到的粉末为正极催化剂的锂空气电池在200mA/g电流密度、2.5
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4.4V电压范围内的放电
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充电曲线图；
[0029]图7为本专利技术试验例2中，实施例1和对比例1
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3得到的粉末为正极催化剂的锂空气电池在500mA/g电流密度、2.5
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4.4V电压范围内的放电
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充电曲线图；
[0030]图8为本专利技术试验例2中，实施例1和对比例1
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3得到的粉末为正极催化剂的锂空气电池的容量保持率；
[0031]图9为本专利技术试验例2中，实施例1和对比例1
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3得到的粉末为正极催化剂的锂空气电池的循环稳定性。
具体实施方式
[0032]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。
[0033]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。
[0034]实施例1
[0035]本实施例提供一种氧化亚铜复合材料，其制备方法具体如下：
[0036](1)氧化亚铜的合成
[0037]将0.16g氢氧化钠固体溶于20mL超纯水中，搅拌溶解，形成透明澄清溶液备用。将0.1g五水合硫酸铜加入装有200mL超纯水的烧杯中，搅拌溶解，随后加入7.33g十六烷基三甲基溴化铵、0.36g抗坏血酸，升温至60℃，搅拌30分钟。随后，将配制好的氢氧化钠溶液加入烧杯中，溶液逐渐变为亮黄色，加热搅拌十分钟后静置，得到黄色的悬浊液。将冷却后的悬浊液交替使用超纯水和无水乙醇在8000rpm条件下离心洗涤三次，每次5分钟。将得到的深橙色固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化亚铜复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将氧化亚铜和尿素，碱充分混合，加热进行反应；S2：将反应后的产物洗涤后烘干，得到所述氧化亚铜复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化亚铜和尿素，碱的摩尔比为1：5
‑
25：5
‑
25。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热反应温度为180
‑
200℃，反应时间为4
‑
10h；步骤S2中，所述烘干温度为70
‑
90℃，烘干时间为8
‑
16h。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氧化亚铜由如下工艺制得：将五水硫酸铜溶于超纯水中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：从瑛哥，董文飞，李力，常智敏，葛明锋，梅茜，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：