[發明專利]氧化銅納米材料的制備方法

無效

• 申請號: 200810032420.2
• 申請日: 2008-01-08
• 公開（公告）號: CN101302032A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 張良苗;陸文聰;馮永利;鄭芬;袁友浪;呂勇
• 申請（專利權）人: 上海諧爾納米科技有限公司
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82B3/00;B82B1/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種氧化銅納米材料的制備方法。

技術背景

氧化銅是一種重要的p型窄帶半導體過渡金屬氧化物(禁帶寬度＝1.2eV)，屬于單斜晶系。目前已被廣泛應用作多相催化劑，氣體傳感器，鋰離子電極材料，場發射器等。由于其特殊的光導和光化學特性，將有希望用來制作光電池材料。并且由于其高溫超導和巨大的磁阻特性，在材料等領域掀起了廣泛的研究熱潮。隨著光電器件微型化的要求，具有納米結構的氧化銅材料在整個新材料研究應用方面日益引起人們的廣泛關注。經過科學家們的努力，已成功制備出一維、兩維甚至三維的氧化銅納米結構，像氧化銅納米晶、納米棒、納米管、納米片、納米帶、納米纖維、納米針狀團簇、納米實心或空心球等，性能期望優于氧化銅塊體材料。通常所采用的制備方法有：溶膠-凝膠法，溶劑熱或水熱，固相反應法，電化學方法，沉淀水解法，輔助超聲的方法等。但這些研究不僅在方法上都存在一些不足，例如：通常采用的水熱反應需要高溫，某些前驅體有毒且合成又十分復雜，更為重要的是所得產物的形貌在某種程度上具有一定的隨機性，難以實現控制合成。而且由于具有特殊形貌結構的氧化銅納米材料只能少量的制備作為研究，不能滿足實際生產器件的需求。因此，規模化生產氧化銅納米結構材料具有重要意義。因而開發一種原料易得，成本低廉，操作簡單，處理方便，反應條件溫和，易于工業化的無機鹽納米粒、納米片、納米帶、納米針狀團簇、實心球的方法具有重要意義。如果能在同一體系中根據不同的需要得到不同納米結構，實現上述材料的一體化合成將會給納米材料的制備帶來無限生機。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化銅納米材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種氧化銅納米材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.攪拌下，將表面活性劑span?80溶于正己烷中，以形成混合均勻的乳液，其濃度為7.9～95毫摩爾/升；將可溶性銅鹽配制成濃度為0.05～3.0摩爾/升的溶液；

b.攪拌下，在25℃-80℃溫度下，將上述的銅鹽溶液加入到上述的乳液中，以形成混合均勻的混合乳化液；其中可溶性銅鹽與表面活性劑span?80的摩爾比為80～240∶1；

c.在25℃-80℃溫度下，將步驟b所得混合乳化液迅速倒入去離子水中，所用的去離子水的體積和步驟b中所用的乳液的體積的比為1∶2；調節pH值至4～14，攪拌1分鐘～72小時；過濾，濾餅用去離子水和乙醇進行洗滌；

d.將步驟c所得濾餅在50～110℃下干燥，在350～900℃下煅燒，即得所需納米材料。

上述的可溶性銅鹽為硫酸銅、硝酸銅、氯化銅、醋酸銅中的任一種。

若上述步驟c中攪拌反應時間為1～3分鐘，則得到蠕蟲狀納米粒子材料；若攪拌反應時間為3～30分鐘，則得到片狀納米材料；若攪拌反應時間為30分鐘～72小時，則得到竹葉狀表面具有納米孔的納米材料。

若上述所配制的可溶性銅鹽溶液的濃度為0.05～1.5摩爾/升，則得到棒狀納米材料；若可溶性銅鹽溶液的濃度為1.5～3.0摩爾/升，則得到針狀團簇實心球納米材料。

上述步驟c中pH值為4～6，得到20納米×100納米的竹葉狀表面具有納米孔的納米材料；pH值為6～8，則得到棒狀納米材料；pH值為8～14，得到蠕蟲狀納米粒子材料。

本發明所得產物可以通過透射電子顯微鏡(TEM)表征形貌，X射線粉末衍射儀(XRD)表征結構。

本發明中，XRD結果表明產物純凈(與JCPDS卡片05-0661一致)。因為塊體氧化銅的禁帶寬度為1.85eV，而本發明中納米氧化銅帶的禁帶寬度增大到2.2eV，產物具有明顯的量子尺寸效應，因而具有良好的光學性質。

本發明具有如下的特點：

1.本發明方法所選取的體系可以在同一體系中合成出零維、一維、二維、三維結構，實現了在同一體系中合成同種物質，不同形貌尺寸，不同性能的納米材料，從而大大降低了生產成本，提高了納米材料的生產效率。

2.本發明方法所采用的油水界面沉淀反應體系，在油水界面逐級組裝合成氫氧化銅納米粒子/棒/帶/球等的一體化納米材料，產物具有眾多重現性良好的形貌，為功能材料的研究開發奠定了良好基礎。

3.本發明方法的反應條件溫和，在室溫下就可通過簡便的反應既可合成出不同形貌、維度、尺寸的氧化銅納米材料。且反應中所用的有機溶劑可以回收再利用，因此具有操作簡便、工藝設備簡單、無污染的優點。

4.本發明方法制備的產物具有良好的光學性能。