本發(fā)明屬于納米材料及化工材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及氧化亞銅納米線材料的制備方法。
背景技術(shù):
納米氧化亞銅以其低毒性、低成本以及優(yōu)異的特性,在能源和環(huán)境領(lǐng)域受到了極大的認(rèn)可,是一種極具發(fā)展前景的半導(dǎo)體材料。其禁帶寬度介于2.0~2.2eV之間,具有活性的空穴-電子對(duì)和良好的催化活性,可吸收絕大多數(shù)可見光,在光催化、光電轉(zhuǎn)換、傳感器、超級(jí)電容器、染料敏化太陽能電池、鋰離子電池、污水處理等領(lǐng)域都有極大的應(yīng)用前景。
納米氧化亞銅材料包括氧化亞銅納米顆粒(包括立方體,八面體,十二面體,十四面體)、氧化亞銅納米線、氧化亞銅納米管、氧化亞銅薄膜等。氧化亞銅納米線由于其特殊的幾何形狀、大的長徑比以及納米材料所具有的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng),已引起人們的廣泛關(guān)注。其常見的制備方法主要液相合成法、電化學(xué)模板法等。大多數(shù)得到的氧化亞銅納米線長徑比較低,形貌難以控制,制備工藝復(fù)雜,因此較難大量生產(chǎn)。[(1)[66]Oh J,Tak Y,Lee J.Electrochemically Deposited NanoColumnar Junctions of Cu2O and ZnO on Ni Nanowires[J].Electrochemical and Solid-State Letters,2005,8(6):C81-C84.(2)劉傳銀,胡軍福,李學(xué)強(qiáng).納米氧化亞銅的制備及其電化學(xué)性質(zhì)[J].化學(xué)研究,2005,16(4):55-57.]
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有氧化亞銅材料制備工藝復(fù)雜,技術(shù)難度大的問題,提出一種工藝簡單、成本低廉的氧化亞銅納米線材料的制備技術(shù)。
本發(fā)明以納米多孔銅為基板,采用在有機(jī)溶劑醇中浸泡的方式,促使氧化亞銅定向生長,獲得具有高催化性能的納米氧化亞銅線材料。具體制備步驟如下所述:
將富Cu合金帶材加入至HF溶液中,水浴加熱至25-70攝氏度,制備納米多孔銅;將脫合金化制得的納米多孔銅浸泡在有機(jī)溶劑醇中,生成氧化亞銅納米線。
進(jìn)一步的,HF溶液的濃度在0.01-0.2M。
進(jìn)一步的,納米多孔銅在需要在有機(jī)溶劑醇中浸泡1-4天。
進(jìn)一步的,富Cu合金帶材為包括非晶合金和晶態(tài)合金。
進(jìn)一步的,富Cu合金帶材的Cu的原子分?jǐn)?shù)在20-70%,確保納米多孔結(jié)構(gòu)的形成。
進(jìn)一步的,富Cu合金帶材的材料為Ti-Cu、Zr-Cu、Al-Cu、Mn-Cu、Ag-Cu機(jī)合金帶材
進(jìn)一步的,富Cu合金帶材制備步驟具體如下:按合金成分進(jìn)行電弧熔煉,獲得母合金錠。將破碎后母合金加熱至熔融狀態(tài),在惰性氣體高純度氬氣的保護(hù)下,將熔融合金吹至高速旋的銅棍表面,使熔融合金獲得快速冷卻凝固得到合金帶材。
進(jìn)一步的,上述的使用的有機(jī)溶劑醇為無水乙醇。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)相比,具有顯著優(yōu)點(diǎn)如下:1、制備工藝簡單,成本低廉;2、不需要大量的化學(xué)藥劑,無污染;3、光催化性能好。4、該具有納米多孔銅基底的Cu2O納米線擁有廣泛的應(yīng)用前景,
附圖說明
圖1為實(shí)施例氧化亞銅納米線的XRD圖譜。
圖2為實(shí)施例氧化亞銅納米線的SEM圖像。
圖3為實(shí)施例的更高分辨的氧化亞銅納米線的SEM圖像。
具體實(shí)施方式
下面通過一則實(shí)施實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明提出的氧化亞銅納米線的制備方法。
選取塊體高純金屬作為原材料,其中,Ti為99.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),Zr為99.99%,Cu為99.99%,Ni為99.99%,Sn為99.999%。按Ti40.6Zr9.4Cu40.6Ni6.3Sn3.1的原子分?jǐn)?shù)配料,然后將所稱配料放入乙醇中并用超聲波清洗器清洗5分鐘。使用電弧熔煉爐在高純氬氣保護(hù)下熔煉制備母合金,一般要熔煉4次左右以保證母合金的成分均勻。將獲得的的母合金破碎后打磨、清洗,取5g左右放入石英管內(nèi),通過單輥旋淬設(shè)備在高純氬氣保護(hù)氣氛中制備出厚30μm、寬1mm的Ti40.6Zr9.4Cu40.6Ni6.3Sn3.1非晶薄帶。取1mm寬20mm長的非晶薄帶浸泡在60mL 0.1mol/L的HF溶液中,并通過水浴保持溫度在60℃,6h后,即可得到納米多孔銅。將納米多孔銅先后浸泡在去離子水和無水乙醇中反復(fù)清洗,最后在25℃無水乙醇中浸泡3天,即可在納米多孔銅基底表面生長出長徑比大于10的Cu2O納米線。通過XRD、SEM對(duì)樣品的形貌進(jìn)行表征。
如圖1為脫合金樣品經(jīng)無水乙醇浸泡后的XRD圖譜。研究表明材料中不僅含有納米多孔銅基底,還有氧化亞銅。
如圖2為脫合金樣品經(jīng)無水乙醇浸泡后的的典型SEM圖像,說明氧化亞銅納米線緊貼在納米多孔Cu表面無序生長,長度超過1μm。
如圖3為更高分辨率下氧化亞銅納米線材料的SEM圖像,顯示氧化亞銅納米線的寬度只有20nm左右,長度已超出成像范圍。
申請(qǐng)人聲明,本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程,但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)的工藝設(shè)備和工藝流程,即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了,對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn),對(duì)本發(fā)明原始合金和納米多孔銅制備方法及類似有機(jī)溶劑浸泡的等效替換等,均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。