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氫氧化銅是一種重要的工業材料,可用于醫藥、媒染劑、顏料、飼料添加劑、農藥、紙張染色劑和催化劑等方面,近些年又發現其在能量儲存和傳感器上也大有可為。
氫氧化銅是一種斜方晶系的層狀材料,空間群為Cmc21,晶型為纖鐵礦γ-FeOOH型,每個晶胞有四個氫氧化銅單元。它是一種鐵電物質,兼有超導性質。氫氧化銅是一種重要的工業材料,可用于醫藥、媒染劑、顏料、飼料添加劑、農藥、紙張染色劑和催化劑等方面,近些年又發現其在能量儲存和傳感器上也大有可為。
1.納米Cu(OH)2的制備方法
(1)濕化學法
廣義濕化學法是指有液相參加、通過化學反應制備材料方法的統稱,常用方法有沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法等。該方法的特點是反應條件溫和、成本低、操作簡單,產物的形貌、組成及結構易于控制,適用面較廣。
①在室溫條件下向CuSO4?5H2O,H2O2(輔助劑)混合水溶液中快速加入NaOH溶液,攪拌15min,離心洗滌得Cu(OH)2納米線。研究發現,Cu(OH)2納米線的形貌可通過H2O2的濃度來調節,高濃度的H2O2可得到更長的Cu(OH)2納米線,同時H2O2還能促進Cu(OH)2的重結晶和定向生長。
②以Cu(NO3)2(0.2mol?L-1)和NaOH(0.2mol?L-1)為原料,在Y型管式反應器中混合,反應產生沉淀,然后將其置于0.2mol?L-1NaOH溶液中在一定溫度(5,20,30,40℃)條件下攪拌1h,離心、洗滌、真空干燥得到最終產物。研究結果表明:在溫度為5,20℃時產物為Cu(OH)2納米線;在30℃時為Cu(OH)2/CuO混合物;在40℃時產物全部轉化為CuO,且產物尺寸隨溫度降低而減小。
③將CuSO4?5H2O溶于蒸餾水中,攪拌條件下快速加入一定量氨水,15min后邊攪拌邊逐滴滴加NaOH溶液,此時有藍色沉淀生成,繼續攪拌15min后,將沉淀洗滌、過濾,35℃下干燥24h得到最終產物。研究發現產物為直徑約8nm、長達數百微米的Cu(OH)2納米線。研究還發現SO42-的濃度過低易形成Cu(OH)2納米粒子;NH3濃度過高也易形成Cu(OH)2納米粒子;pH值大于8時僅僅獲得不規則的Cu(OH)2納米線,而若NaOH濃度高于4mol?L-1,則只能獲得Cu(OH)2納米粒子。
(2)前驅體法
前驅體法是一種先通過相應反應制備出含有目標產物元素的配合物前驅體,然后再經過適當的物理、化學方法處理,得到目標產物的方法。前驅體法適用范圍廣,尤其是在制備無機材料,如金屬氧化物納米材料(CuO,SnO2,ZnO2,CdO等)、稀土無機材料等方面應用較多。
①以CuSO4和尿素為原料,采用水熱法制備了前驅體Cu4SO4(OH)6,然后用NaOH強堿溶液處理Cu4SO4(OH)6,獲得了魚骨狀納米Cu(OH)2。
②將過量氨水滴加到CuSO4中,然后加入適量Ba(OH)2沉淀SO42-,再離心分離得到氫氧化四氨合銅(II)前驅體溶液,將其加熱回流使pH值降至8~9,此時溶液中有Cu(OH)2沉淀析出。將沉淀用氨水、乙醇分別洗滌數次,過濾干燥得藍色氫氧化銅粉末。
③以CuCl2?2H2O、尿素、1-辛烷磺酸鈉(摩爾比為1:2:2)為原料,去離子水為溶劑,攪拌1h,將混合物轉移至玻璃瓶,烘箱中373K下保溫48h,得到球狀Cu(OH)2Cl納米片,然后將其置于1mol?L-1NaOH中,室溫條件下攪拌1h,即得納米線聚集而成的球狀Cu(OH)2。
④以Cu(CH3COO)2?H2O為原料,乙醇為溶劑,再加入草酸二乙酯,攪拌15min后轉移至反應釜,100℃下反應12h制得前驅體CuC2O4?H2O;然后室溫條件下將CuC2O4?H2O攪拌分散于蒸餾水中,再逐滴滴加NaOH溶液,繼續攪拌1h,過濾、洗滌得到蒲公英狀納米Cu(OH)2。反應式如下:
圖1為前驅體法合成氫氧化銅的反應式
(3)模板法
模板法可預先根據合成材料的大小和形貌設計模板,基于模板的空間限域作用和模板劑的調控作用可對合成材料的大小、形貌,結構、排布等進行調控,無論是在液相中或是氣相中發生的化學反應,其反應都是在有效控制的區域內進行的。
①以Cu2(C11H23CO2)4?2H2O和Cu(C12H25SO4)2?4H2O為片狀納米反應器,在室溫下將其攪拌分散于蒸餾水中,劇烈攪拌下加入NaOH,體系中逐漸產生Cu(OH)2棕色沉淀。
②以CuCl2?2H2O為原料,含有5倍當量直鏈丁胺的CH2Cl2為溶劑,合成藍色銅胺配合物[CuX2(CnH2n+1NH2)2],再加入蒸餾水形成油包水(H2O/CH2Cl2)體系,CH2Cl2有機相中立刻出現藍色絮狀沉淀,由于此時水相中的丁胺濃度較高,使pH值上升到10,銅胺配合物在H2O/CH2Cl2界面處立刻反應形成Cu(OH)2沉淀,此時Cu(OH)2納米纖維在兩相中同時生成,反應5min后對兩相進行快速離心、過濾、洗滌得到純凈的Cu(OH)2納米纖維。
(4)銅箔氧化法
銅箔氧化法是制備銅氧化物和氫氧化物納米材料的一種常用方法,與其他制備方法不同的是氧化法對反應條件的控制要求更高,實驗操作稍有不當就得不到純的氧化物或氫氧化物,尤其是制備銅的氫氧化物時,如果反應溫度過高就極易轉化為銅的氧化物。
①在常溫常壓下,將銅箔浸入含有(NH4)2S2O8的堿性溶液中,銅箔表面慢慢生長出藍色的Cu(OH)2薄膜,同時伴有氨味的刺激性氣體放出。控制溶液pH值在8~10,在形成紡錘狀Cu4(SO4)(OH)6晶體片后,調節[OH-]>1mol?L-1,便可獲得卷軸狀的Cu(OH)2納米管陣列。
②首先用HCl清洗銅箔15min,接著用去離子水沖洗3次,再將銅箔浸入氨水中,反應一定時間后取出,發現銅基底上有層藍色薄膜,研究表明藍色薄膜為Cu(OH)2納米帶陣列。
③以銅箔為銅源和基底,先后將其在乙醇和去離子水中超聲清洗5min,接著室溫下將其浸入NaOH溶液和(NH4)2S2O8溶液中,在此過程中發現銅箔表面逐漸變藍,60min后取出銅箔,去離子水清洗后氮氣吹干。
(5)其他方法
1)以CuSO4、氨水、正己烷為原料,油酸山梨醇酯(Span80)為穩定劑,采用乳液界面法合成了葉狀的納米Cu(OH)2,葉狀納米Cu(OH)2平均厚度為100nm,平均寬度為200nm,長度可達幾微米。
2)先以硫酸銅和氫氧化鈉為原料制備了銅氨配合物前驅體,然后采用冷凍干燥法,在真空條件下向液氨中噴霧進行急速冷凍干燥,使銅氨配合物溶液脫水脫氨,制備出粒徑比較均勻、形狀規則、無團聚、非晶態的氫氧化銅納米粒子。但由于噴霧時少數霧滴較大,會造成個別粉體顆粒較大。
3)采用陽極化處理法,在三口燒瓶中,以銅箔為陰、陽極,無水乙醇為電解液(實驗過程中持續通氮氣以除氧),通30V直流電,反應72h后,銅箔表面出現出淡藍色的薄膜。
4)以CuCl2熱溶液為銅源,在不斷攪拌下加入NaOH溶液,將所得沉淀離心洗滌并于65℃下干燥,得到綠色前驅體Cu7Cl4(OH)10?H2O,然后將其拌分散于蒸餾水,滴加過量NaOH溶液生成Cu(OH)2和藍色[Cu(OH)4]2-,再超聲處理20min,過濾、洗滌、干燥即可得到Cu(OH)2納米線。
5)以CuCl2?H2O溶液和NaOH溶液為反應原料,將其混合后轉移至大燒杯中,在70℃下經40kHz的超聲波處理5~60min,離心分離、洗滌、60℃真空干燥6h,得到直徑為20nm、長達幾微米暗藍色Cu(OH)2納米線,并提出了可能的生長和轉化機理:在溶液混合的一開始,生成藍色的[Cu(OH)4]2-離子,當用超聲波處理時,[Cu(OH)4]2-離子分解為Cu(OH)2沉淀。
2.穩定態氫氧化銅的制備
將硫酸銅準確稱量后,投入硫酸銅溶解罐中,加入適量的水配制成17%~20%的水溶液。該水溶液經計量后放入到氫氧化銅反應罐中,開動攪拌,加入適量的穩定劑,緩慢滴加預先配制好36%的氫氧化鈉溶液,控制反應溫度30~40℃之間,滴加時間約1.5h。然后繼續保溫反應,時間為1.5h。反應完畢后進入離心機甩干,分離出含有硫酸鈉的廢水去硫酸鈉回收罐。固體氫氧化銅進入產品干燥箱進行干燥,干燥后的產品通過分析。合格后的產品經過粉碎,包裝,即得氫氧化銅原藥。
圖2為工藝流程示意圖
氫氧化銅是一種重要的工業材料,可用于醫藥、媒染劑、顏料、飼料添加劑、農藥、紙張染色劑和催化劑等方面,近些年又發現其在能量儲存和傳感器上也大有可為。
可殺得:為藍綠色可濕性粉末,有效成份氫氧化銅77%,其它成份為23%,劑型為77%可濕性微粒粉劑。
特點:
1.可殺得101是以氫氧化銅為主體,最新的銅基殺菌抖,防治效果好,適用范圍廣,對人畜安全.
2.可殺得101是一種極微細的可濕性粉劑。有很好的懸浮性與擴散性。配制后穩定性好,不沉淀。使用時不堵塞噴咀,能安全、均勻地夜蓋在植物表面,粘附性極強,不受雨水、風及重力的影響,藥效長久.沒有殘留間題,在作物采收期仍可使用。
3.除防治真菌病害外,可有效地防治細菌性病害,是可殺得101的另一大優點。
4.病菌對可殺得不產生抗藥性。可殺得101能同大多數農藥混合使用(強堿性農藥例外)。
應用:
1.防治番茄早疫病:在發病前或發病初期,每(畝)用77%可濕性粉劑135~200克對水噴霧。
2.防治蔬菜、瓜類作物的炭疽病、晚疫病、白粉病、霜霉病、角斑病、條斑病等:用77%可濕性粉劑500~700倍液噴霧。
3.防治黃瓜細菌性角斑病、番茄細菌性斑疹病、西瓜葉枯病、豇豆角斑病、豇豆細菌性疫病、萵苣軟腐病、甘藍類黑腐病、姜瘟病:發病初期噴灑77%可濕性粉劑500~800倍液,隔7~10天噴1次,共防治2~3次。
4.防治番茄、茄子青枯病:發病初期用77%可濕性粉劑500倍液灌根,每株灌對好的藥液0.3~0.5升,隔10天灌1次,共灌3~4次。
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