一種氧化亞銅納米線材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于納米材料和化工材料【技術領域】，具體為一種氧化亞銅納米線材料及其制備方法。本發(fā)明以市售硫氰酸亞銅粉末為前體，通過與堿溶液反應獲得氧化亞銅納米線材料。本發(fā)明工藝簡單，易于批量生產(chǎn)。本發(fā)明制得的氧化亞銅納米線材料可作為先進功能材料有廣泛的用途，比如：用做作光電轉換材料。此外，在催化、傳感器、超級電容器、鋰離子電池、光電功能器件以及大面積電子器件等領域也有廣泛的應用。
【專利說明】一種氧化亞銅納米線材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料和化工材料【技術領域】，具體涉及一種氧化亞銅納米線材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在眾多的半導體材料中，氧化亞銅(Cu2O)由于其帶隙為2.17電子伏特，成為非常有競爭力的太陽能電池材料。除了用于光電轉換器件之外，氧化亞銅還有極廣泛的用途，包括:用于光催化、傳感器、超級電容器、鋰離子電池以及多種光電功能器件等領域。人們也發(fā)展出多種方法用于制備氧化亞銅薄膜，包括氧化亞銅納米晶材料。
[0003]納米線由于具備特殊的幾何形狀、高的長寬比以及量子尺寸效應和表面效應，已受到人們的廣泛關注。與本體材料相比，這類材料往往具有更優(yōu)良的性能。因此，如何制備氧化亞銅納米線是人們研究開發(fā)的重點，常用的制備方法包括:以納米孔洞膜為模板的電化學沉積法、外加表面活性劑和還原劑條件下的濕化學方法等。此外，對銅膜進行熱退火處理也可以合成納米線，但是需要在400-550 1:的高溫下進行。氧化亞銅納米帶也可以從氫氧化銅納米帶中轉換過來，但是需要分別在180°C和700°C的溫度下處理較長時間。[(I)王野，楊峰，化學世界，2011 ;9:573 ; (2)Grez P, et al., Materials Letters2013;92:413-6; (3)Qu Y, et al., Materials Letters 2008;62:886-8; (4)Zhang K, etal., Nano technology 2007; 18:275607 ； (5)ffen X, et al., Langmuir 2005; 21:4729-37.]
此前，我們采用硫氰酸亞銅薄膜為前體原位制備了氧化亞銅納米線多孔薄膜[(6)徐偉，肖星星，夏鵬，一種氧化亞銅納米線多孔薄膜及其制備方法和應用，發(fā)明專利申請?zhí)?2014100140030.]，在此基礎上，我們又采用硫氰酸亞銅薄膜為前體原位制備了氧化亞銅納米線材料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種工藝簡單，成本低，并且容易批量生產(chǎn)的氧化亞銅納米線材料(Cu2O nanowire materials)及其制備方法。
[0005]本發(fā)明提出的氧化亞銅納米線材料，表觀上類似一般的粉體，微觀上由氧化亞銅納米線隨機堆積形成；大多數(shù)納米線寬度小于50納米；納米線的長度通常超過I微米，可達到數(shù)微米或更長。
[0006]本發(fā)明提出這種氧化亞銅納米線材料，以硫氰酸亞銅粉末為前體，在堿溶液中，通過超聲波輔助合成制備獲得，堿溶液采用氫氧化鈉水溶液。
[0007]本發(fā)明還提出制備這種氧化亞銅納米線材料的方法，具體步驟為:在盛有氫氧化鈉水溶液的反應瓶中，加入市售硫氰酸亞銅粉末，用超聲波作用0.5^2小時，過濾，洗滌，干燥，即得氧化亞銅納米線材料；氫氧化鈉與硫氰酸亞銅用量的摩爾比為3~15 ;氫氧化鈉水溶液的濃度為5X 10_3~5X 10_2摩爾/升。
[0008]粉末X-射線衍射(XRD)分析證明制得的納米線材料是氧化亞銅。[0009]掃描電子顯微鏡(SEM)觀察證實大多數(shù)納米線寬度在50納米以下，長度通常超過I微米，可達數(shù)微米甚至更長。
[0010]本發(fā)明方法工藝簡單，成本低，并且易于批量生產(chǎn)。
[0011]本發(fā)明提出的這種氧化亞銅納米線材料有廣泛的用途，比如:用做作光電轉換材料。此外，在催化、傳感器、超級電容器、鋰離子電池、光電功能器件以及大面積電子器件等領域也有廣泛的應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為氧化亞銅納米線材料的XRD分析結果(實施例1樣品)。
[0013]圖2為氧化亞銅納米線材料的SEM圖像。
[0014]圖3為更高分辨率下，氧化亞銅納米線材料的SEM圖像。
[0015]圖4為氧化亞銅納米線材料的XRD分析結果(實施例2樣品)。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例進一步描述本發(fā)明提出的氧化亞銅納米線材料的簡易制備方法。
[0017]實施例1
往反應瓶中加入500毫升氫氧化鈉水溶液(濃度:0.01摩爾/升)，再加入0.001摩爾硫氰酸亞銅粉末(0.123克)，用超聲波作用I小時，過濾，洗滌，干燥，即得氧化亞銅納米線材料。粗產(chǎn)率大于80%。
[0018]圖1是XRD分析結果，證明產(chǎn)物主要成分是氧化亞銅，但產(chǎn)物中還含有少量未反應的硫氰酸亞銅。
[0019]圖2是氧化亞銅納米線材料的典型SEM圖像，顯示氧化亞銅納米線隨機堆積。氧化亞銅納米線的寬度小于50納米，長度可達到數(shù)微米甚至更長。
[0020]圖3更高分辨率下氧化亞銅納米線材料的SEM圖像，顯示納米線的寬度小于50納米，長度已超出成像范圍。
[0021]實施例2
往反應瓶中加入500毫升氫氧化鈉水溶液(濃度:0.02摩爾/升)，再加入0.001摩爾硫氰酸亞銅粉末(0.123克)，用超聲波作用I小時，過濾，洗滌，干燥，即得氧化亞銅納米線材料。粗產(chǎn)率大于75%。
[0022]圖4是XR D分析結果，證明產(chǎn)物是氧化亞銅。
[0023]氧化亞銅納米線材料的SEM圖像類似實施例1。
【權利要求】
1.一種氧化亞銅納米線材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為: 在盛有氫氧化鈉水溶液的反應瓶中，加入硫氰酸亞銅粉末，用超聲波作用0.5^2小時，過濾，洗滌，干燥，即得氧化亞銅納米線材料；其中，氫氧化鈉與硫氰酸亞銅用量的摩爾比為3^15 ;氫氧化鈉水溶液的濃度為5X 10_3~5X 10_2摩爾/升。
2.由權利要求1所述制備方法得到的氧化亞銅納米線材料，表觀上為粉體，微觀上由氧化亞銅納米線隨機堆積形成；大多數(shù)納米線寬度小于50納米；納米線的長度通常超過I微米。
【文檔編號】C01G3/02GK103787401SQ201410018809
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權日:2014年1月16日
【發(fā)明者】徐偉, 肖星星, 夏鵬, 孫倩, 田果 申請人:復旦大學