离子液体中氧化铜纳米结构的合成 - science china press.pdf

386 中国科学 B 辑 化学 2006, 36 (5): 386~392 离子液体中氧化铜纳米结构的合成* 王 莉 赵 斌 袁忠勇 张雪君 吴青端 常立县 郑文君** (南开大学化学学院, 天津 300071) 摘要 以离子液体为介质, 采用一步低热固相化学反应制备出直径为5 nm 的氧化铜纳米粒子 和直径为5~10 nm, 长度达50~100 nm 的氧化铜纳米棒. 利用XRD, TEM, HRTEM, SAED, XPS, EDS 以及N2-吸附/脱附等测试手段对其进行了表征. 实验结果表明: 体系中氢氧化钠和离子液体 的加入量对产物形貌有着重要的影响. 同时讨论了氧化铜纳米结构的生长机理. 关键词 氧化铜 纳米结构 离子液体 低热固相化学反应 金属氧化物以其独特的性能在材料科学与物理 丁基-3- 甲基咪唑四氟硼酸盐( 简写为[BMIM][BF4], 方面有着重要的用途, 例如超导、铁电、磁性、气敏 式 1)具有在空气和水中稳定、不挥发、弱配位等特点, 等. 纳米氧化铜作为其中一种重要的功能材料, 在高 并且其正、负离子在合成中都可起到模板或电荷补充 温超导、有机催化、传感器、锂离子电极材料等方面 的作用. 特别是当离子液体作为反应介质时, 溶质是 均具有广泛的应用前景 [1], 例如最近氧化铜单晶纳米 溶解在阴阳离子中, 反应是在完全区别于普通的有机 棒被成功用作锂离子正极材料，并显示出高的电化学 溶剂或水的环境中进行, 因此有可能达到高选择性的 容量 [2]. 另外, 高比表面积的纳米氧化铜因具有更为 目的. 基于以上优点, 离子液体作为一种绿色溶剂在 [1] 优异的性能，使其合成与性质研究受到极大关注 . 有机合成例如Friedel-Crafts反应、Diels-Alder反应、金 目前合成氧化铜薄膜、纳米管、纳米棒、纳米粒 属催化不对称合成等领域中得到了广泛应用 [9~11]. 相 子的方法有模板法 [1] 、液相法 [2] 、声化学法 [3] 、醇盐 比于离子液体在有机合成方面的应用, 将离子液体应 法 [4] 、室温固相化学反应法 [5] 、聚乙二醇辅助的固相 用于纳米材料的制备还处于起步阶段 [12~14]. 法 [6]等. 其中低热固相化学反应法由于合成工艺简 本文采用离子液体辅助下的一步低热固相化学 单、操作方便、能耗低、产率高等优点近年来日益受 反应合成了单晶氧化铜纳米粒子与纳米棒. 该方法 [5~8] 到重视并取得了广泛发展 . 无需其他有机溶剂或水, 不需要表面活性剂或模板, 离子液