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一种超细绒毛状 氧化 铜 纳米线、制备方法及在功能面料上的应用

阅读：1032发布：2020-06-14

专利汇可以提供一种超细绒毛状氧化铜纳米线、制备方法及在功能面料上的应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种超细绒毛状氧化铜纳米线、制备方法及在特种功能面料上的应用。配置一定摩尔浓度的可溶性铜盐溶液和碱性溶液，将铜盐溶液滴入到持续搅拌的碱性溶液中，滴加完毕后持续搅拌，再经离心分离，得到前驱体氢氧化铜；将其均匀分散于有机醇溶剂中，在微波、加热条件下反应，得到沉淀物；经离心处理和水洗、醇洗，真空干燥后得到一种超细绒毛状氧化铜纳米线。将氧化铜分散成纳米浆，对纺织品进行处理，得到具有抗菌防臭功能的特种面料。本发明采用微波方法制备仿生超细绒毛状氧化铜纳米线，具有制备工艺简单快捷且产率较高，且耗能低、反应时间短、反应温度相对较低等优势，有利于工业化生产及在纺织领域的应用。，下面是一种超细绒毛状氧化铜纳米线、制备方法及在功能面料上的应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种超细绒毛状氧化铜纳米线的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）以摩尔浓度为0.1～1.0 mol/L的可溶性铜盐为铜离子储备液，将可溶性碱配置成碱性储备液；
（2）按铜离子与碱的量的摩尔比x为1/20＜x＜1/2，以8.8×10-5～3.5×10-4 m/s的流速将铜离子储备液滴入到持续搅拌的碱性储备液中，滴加完毕后持续搅拌，再经离心分离，得到前驱体氢氧化铜；
（3）将得到的前驱体氢氧化铜均匀分散于沸点在100 ℃以上的有机醇溶剂中，在微波功率为500～1000 W，温度为90～200 ℃的条件下，反应 5～20 min，得到沉淀物；
（4）将沉淀物离心处理，再经水洗、醇洗，真空干燥后得到一种超细绒毛状氧化铜纳米线。
2.根据权利要求1所述的一种超细绒毛状氧化铜纳米线的制备方法，其特征在于：所述的铜盐为氯化铜、硫酸铜、乙酸铜、硝酸铜中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种超细绒毛状氧化铜纳米线的制备方法，其特征在于：所述的碱剂为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠溶液中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种超细绒毛状氧化铜纳米线的制备方法，其特征在于：所述的沸点在100 ℃以上的有机醇溶剂为乙二醇、正丁醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种。
5.按权利要求1制备方法得到的一种超细绒毛状氧化铜纳米线。
6.按权利要求1制备方法得到的一种超细绒毛状氧化铜纳米线在功能面料上的应用，将超细绒毛状氧化铜分散成纳米浆，对纺织品进行处理，得到具有抗菌防臭特种功能的面料。

说明书全文

一种超细绒毛状 氧化 铜 纳米线、制备方法及在功能面料上的

应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种仿生超细绒毛状氧化铜纳米线、制备方法及在纺织品上的应用，属于材料制备及应用技术领域。

背景技术

[0002] 过渡金属铜的氧化物是一种本征P型窄带隙半导体材料，带隙介于1.2-1.9 eV之间，具有无毒、成本低、环境友好、物理化学性质稳定和易于制备等优点，广泛应用于催化剂、电化学电池、葡萄糖传感器、气体传感器、抗菌材料等领域。相比于零维纳米材料，一维纳米材料拥有更加突出的比表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应，从而拥有更加优异的性能，所以一维氧化铜纳米线受到了材料研究者的密切关注。目前，一维氧化铜纳米线的制备主要是以铜片为载体，在400～600℃下直接热氧化铜基板获得均匀对齐的氧化铜纳米线(CN：201010526050.5，Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1-7)，或利用水热的方法在铜片表面生长出纳米线阵列(Nano Energy. 2017, 33, 427-435)。但是，这些方法普遍存在反应时间长、制备得到的氧化铜纳米线尺寸较大等不足，严重制约了一维氧化铜纳米材料的运用。

[0003] 微波法基于物质与电磁辐射的相互作用、使体系从内到外均匀受热，能够很好的解决在晶粒生长过程中因为温度梯度而产生的晶体长大团聚问题，使制得的纳米颗粒均匀、产量高，且具有能耗低、反应时间短等优点，引起人们极大的研究兴趣，已成为发展绿色化学与技术的新途径。但是迄今为止，尚未见文献报道该方法用于制备氧化铜纳米线，特别是仿生超细绒毛状氧化铜纳米线。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术氧化铜制备条件严格苛刻，反应时间长，工艺复杂的不足，提供一种制备过程绿色环保、工艺简易高效，产品成本低廉，尺寸超小且形貌均匀的仿生超细绒毛状氧化铜纳米线的快速高效制备及在在功能面料上的应用。

[0005] 实现本发明目的的技术方案是提供一种超细绒毛状氧化铜纳米线的制备方法，包括以下步骤：（1）以摩尔浓度为0.1～1.0 mol/L的可溶性铜盐为铜离子储备液，将可溶性碱配置成碱性储备液；
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（2）按铜离子与碱的量的摩尔比x为1/20＜x＜1/2，以8.8×10 ～3.5×10 m/s的流速将铜离子储备液滴入到持续搅拌的碱性储备液中，滴加完毕后持续搅拌，再经离心分离，得到前驱体氢氧化铜；
（3）将得到的前驱体氢氧化铜均匀分散于沸点在100 ℃以上的有机醇溶剂中，在微波功率为500～1000 W，温度为90～200 ℃的条件下，反应 5～20 min，得到沉淀物；
（4）将沉淀物离心处理，再经水洗、醇洗，真空干燥后得到一种超细绒毛状氧化铜纳米线。

[0006] 本发明所述的铜盐为氯化铜、硫酸铜、乙酸铜、硝酸铜中的一种。

[0007] 所述的碱剂为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠溶液中的一种。

[0008] 所述的沸点在100 ℃以上的有机醇溶剂为乙二醇、正丁醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种。

[0009] 本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的一种超细绒毛状氧化铜纳米线，及该超细绒毛状氧化铜纳米线在功能面料上的应用，将超细绒毛状氧化铜分散成纳米浆，对纺织品进行处理，得到具有抗菌防臭特种功能的面料。

[0010] 与现有技术相比，本发明采用液相微波方法制备超细绒毛状氧化铜纳米线，具有如下有益效果：1.制备工艺简单快捷,且产率较高，反应时间短、反应温度较低、耗能低等优势，有利于工业化生产。

[0011] 2.本发明借鉴生物仿生，得到了主干平均直径20 nm，毛绒装氧化铜的纳米线直径小于5 nm的形貌较为均匀、分散性好的仿生超细绒毛状氧化铜纳米线同质节纳米材料。

[0012] 3.本发明提供的绒毛状的氧化铜纳米线具有超大的比表面积，在具有较好的催化性能，所处理的纺织品具有优异的抗菌防臭性能。附图说明

[0013] 图1为本发明实施例1制备的氢氧化铜微米棒的透射电镜图像。

[0014] 图2为本发明实施例1制备的绒毛状氧化铜纳米线透射电镜图像。

[0015] 图3为本发明实施例1制备的绒毛状氧化铜纳米线X射线衍射图谱。

[0016] 图4为本发明实施例1制备的绒毛状氧化铜纳米线X射线光电子能谱。

[0017] 图5 为用本发明实施例1制备的绒毛状氧化铜纳米线处理棉织物面料的抗菌效果图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步描述。

[0019] 实施例1准确称取1.9965 g一水合乙酸铜配置成浓度为0.2 mol/L的乙酸铜储备液；准确称取2 g氢氧化钠配置成浓度为1 mol/L的氢氧化钠储备液；将5 mL乙酸铜储备液按1.5×10-4 m/s的流速滴入5 mL的持续搅拌氢氧化钠储备液中，乙酸铜储备液滴加完后，再持续搅拌10 min，离心分离，得到氢氧化铜微米棒；将氢氧化铜微米棒均匀分散在三颈烧瓶中的100 mL聚乙二醇中，并将其转移至微波反应仪中，在600 W，170 ℃条件下反应10 min，得到褐色沉淀；将沉淀离心，水洗、醇洗数次，真空干燥，得到超细绒毛状氧化铜纳米线。

[0020] 参见附图1，为本实施案例制备过程中的氢氧化钠纳米棒的透射电镜图，图像显示：氢氧化钠纳米棒直径在20 nm左右，尺寸均一、分散性较好。

[0021] 参见附图2.，为本实施案例所制备的绒毛状氧化铜纳米线的透射电镜图，图像显示：得到的具有生物仿生的毛绒状氧化铜的纳米线径向尺寸为5 nm左右，形貌较为均匀、分散性好。

[0022] 参见附图3，为本实施案例所制备的绒毛状氧化铜纳米线的X射线衍射图，图谱显示：其图谱与JCPDS卡片号（48-1548）氧化铜图谱完全吻合。

[0023] 参见附图4，为本实施案例所制备的绒毛状氧化铜纳米线的X射线光电子能谱图，证明制备的产物为二价铜的氧化物。

[0024] 将制备的氧化铜分散成纳米浆，按相对于纺织品重量0.2%的用量对棉纺织品进行处理，得到抗菌防臭棉纺织面料。

[0025] 参见附图5，为本实施例提供的绒毛状氧化铜纳米线用于处理棉织物面料对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌效果图，A1为未处理棉织物的大肠杆菌，A2为未处理棉织物的金黄葡萄球菌，B1为经本实施例提供的纳米氧化铜处理后棉织物的大肠杆菌，B2为纳米氧化铜处理后棉织物的金黄葡萄球菌。由图5可见，处理后的纺织品具有优异的抗菌性能。

[0026] 实施例2准确称取1.9965 g一水合乙酸铜配置成浓度为0.2 mol/L的乙酸铜储备液；称取2 g氢氧化钠配置成浓度为1 mol/L的氢氧化钠储备液；将5 mL的乙酸铜储备液按照1.5×10-4 m/s的流速滴入5 mL的持续搅拌氢氧化钠储备液中，乙酸铜储备液滴加完后，再持续搅拌10 min，离心分离，得到氢氧化铜微米棒；将氢氧化铜微米棒均匀分散在三颈烧瓶中的100 mL乙二醇中，并将其转移至在微波反应仪中，在600 W，170 ℃反应10 min，得到褐色沉淀；将沉淀离心，水洗、醇洗数次，真空干燥，得到超细绒毛状氧化铜纳米线。

[0027] 将制备的氧化铜分散成纳米浆，按相对于纺织品重量0.3%的用量对涤棉纺织品进行处理，得到抗菌防臭涤棉纺织面料。

[0028] 实施例3准确称取1.8756 g硝酸铜配置成浓度为0.2 mol/L的硝酸铜储备液；称取2 g氢氧化钠配置成浓度为1 mol/L的氢氧化钠储备液；将5 mL的硝酸铜储备液按照1.5×10-4 m/s的流速滴入5 mL的持续搅拌氢氧化钠储备液中，乙酸铜储备液滴加完后，再持续搅拌10 min，离心分离，得到氢氧化铜微米棒；将氢氧化铜微米棒均匀分散在三颈烧瓶中的100 mL聚乙二醇中，并将其转移至在微波反应仪中，在600 W，170 ℃反应10 min，得到褐色沉淀；将沉淀离心，水洗、醇洗数次，真空干燥，得到超细绒毛状氧化铜纳米线。

[0029] 将制备的氧化铜分散成纳米浆，按相对于纺织品的重量0.5%的用量对黏胶纺织品进行处理，得到抗菌防臭涤黏胶纺织面料。

[0030] 实施例4称取1.7050 g二水合氯化铜配置成浓度为0.2 mol/L的氯化铜储备液；量取1.92 mL NH3·H2O配置成浓度为1 mol/L的NH3·H2O储备液；将5 mL的氯化铜储备液按照1.5×10-4 m/s的流速滴入5 mL的氢氧化钠储备液中，氢氧化钠储备液持续搅拌，氯化铜储备液滴加完后，再持续搅拌10 min，离心分离，氢氧化铜微米棒；将氢氧化铜微米棒均匀分散在三颈烧瓶中的100 mL聚乙二醇中，并将其转移至在微波反应仪中，在600 W，170 ℃反应20 min，得到褐色沉淀；将沉淀离心，水洗、醇洗数次，真空干燥，得到超细绒毛状氧化铜纳米线。

[0031] 实施例5准确称取1.9965 g一水合乙酸铜配置成浓度为0.2 mol/L的乙酸铜储备液；准确称取2 g氢氧化钠配置成浓度为1 mol/L的氢氧化钠储备液；将5 mL乙酸铜储备液按照3×10-4 m/s的流速滴入5 mL的持续搅拌氢氧化钠储备液中，乙酸铜储备液滴加完后，再持续搅拌10 min，离心分离，得到氢氧化铜微米棒；将氢氧化铜微米棒均匀分散在三颈烧瓶中的100 mL聚乙二醇中，并将其转移至在微波反应仪中，在600 W，170 ℃反应10 min，得到褐色沉淀；
将沉淀离心，水洗、醇洗数次，真空干燥，得到超细绒毛状氧化铜纳米线。

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