[發(fā)明專利]一種多殼層核殼微納結(jié)構(gòu)Cu2O的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210347293.1
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102863005A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐海燕;陳琛;董金礦
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽建筑工業(yè)學院
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B01J13/02
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技術(shù)領(lǐng)域

一種多殼層核殼微納結(jié)構(gòu)Cu₂O的制備方法屬于半導體領(lǐng)域。

技術(shù)背景

最近，核-殼結(jié)構(gòu)和空心結(jié)構(gòu)的固體材料受到越來越多的關(guān)注，因為它們對納米技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的影響，比如，對能源存儲系統(tǒng)、藥物的輸送載體、復合催化劑、光子晶體、等離子的產(chǎn)生、磁顯像劑、低κ-電解質(zhì)、化學和光學傳感器和防護性功能材料等的制備和性能具有重要的影響。目前制各核-殼結(jié)構(gòu)和空心結(jié)構(gòu)的方法可以分為硬模板法(例如聚合物、陶瓷、金屬球體等)、軟模板法(例如乳液滴、表面活性劑和氣泡等)和基于柯肯特爾效應(yīng)、奧斯特瓦爾德熟化效應(yīng)和化學物質(zhì)誘導效應(yīng)等的物理或者化學方法，然而，由于要處理引入的模板或者中間相等，這些制各方法在制備核-殼結(jié)構(gòu)和空心結(jié)構(gòu)時過于繁瑣，甚至處理費用較高，因此，急需找到一種快速簡易的制備方法。

氧化亞銅(Cu₂O)是最早被發(fā)現(xiàn)的半導體材料之一，其價格低廉、材料來源廣泛而得到越來越多人的認可。Cu₂O是能被可見光激發(fā)的P型半導體，其禁帶寬度約為1.9～2.2eV。多晶態(tài)的Cu₂O穩(wěn)定性好，可以反復的利用而不容易被氧化成Cu(II)和還原成Cu；其次，Cu₂O無毒性，與環(huán)境的相容性好，而且容易獲得。因此是一種應(yīng)用潛力很大的半導體材料，在超導體、制氫、太陽能電池、電致變色和有機物降解等方面有潛在的應(yīng)用。在眾多形貌中，其中具有核殼結(jié)構(gòu)(多殼結(jié)構(gòu))形貌的Cu₂O，由于具有較大的比表面積，在有機物降解方面擁有較大優(yōu)勢。

目前在制備核殼結(jié)構(gòu)(多殼結(jié)構(gòu))形貌的Cu₂O過程中會借助模板或者中間相，然后再采用相關(guān)的物理或者化學方法除去這些模板或者中間相，但是這些方法較為繁瑣，且可能導致產(chǎn)物中存在雜相，此外，這些制備方法對設(shè)備可能有較高要求，導致成本較高。通過化學浴沉積法借助葡萄糖作為還原劑制備核殼結(jié)構(gòu)(多殼結(jié)構(gòu))的Cu₂O具有快速、簡單、低成本、高純相特點外，還適用于各種異形、非導電或不耐高溫襯底的沉積；且在多層膜沉積過程中，不會對襯底上已經(jīng)沉積的薄膜造成損傷的特點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種制備工藝簡單、周期短、能耗低的軟化學方法制備具有多殼層核殼微納結(jié)構(gòu)Cu₂O，特別適用于形狀不規(guī)則物件的成膜和批量生產(chǎn)。

本發(fā)明提供的多殼層核殼微納結(jié)構(gòu)Cu₂O樣品的制備方法，它包括以下步驟：

a)在硫酸銅溶液中水平地放入基底，加入檸檬酸三鈉溶液，充分絡(luò)合后加入葡萄糖溶液，并定容；

b)向定容后的溶液中滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值；

c)將調(diào)整好pH值的溶液在特定溫度下沉積反應(yīng)一定時間后，取出沖洗干凈后烘干。

所述步驟a)中硫酸銅與檸檬酸三鈉的摩爾濃度比范圍為12∶4～12∶18；硫酸銅與葡萄糖的摩爾濃度比在12∶2～12∶22范圍內(nèi)；

所述步驟a)中硫酸銅濃度控制在0.10mol/L～0.50mol/L；

所述步驟b)中調(diào)整溶液pH值范圍為12.3～14.0；

所述步驟c)中溶液的溫度范圍控制在50℃～95℃；

所述步驟c)反應(yīng)時間控制在1.5h～6.0h。

該方法與其它液相制備核殼結(jié)構(gòu)(多殼結(jié)構(gòu))的Cu₂O方法(模板和中間相)相比，不但極大的簡化了制備工藝，而且對反應(yīng)條件的要求相對較低，適合規(guī)模化的生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，也縮短了生產(chǎn)周期；更為重要的是使用還原性較為溫和的葡萄糖作為還原劑，可以防止將Cu(II)還原成金屬Cu，從而制備出純相的Cu₂O，同時利用由葡萄糖被氧化生成的葡萄糖酸，參與多殼層核殼微納結(jié)構(gòu)Cu₂O的形成，避免了因模板和中間相處理不完全而引入雜相。

采用Bruker?Advance?D8X射線粉末衍射儀(Cu?Kα輻射，2θ＝20-75°)測定所制備材料的結(jié)構(gòu)。采用Sirion200掃描電子顯微鏡觀察所制備材料的表面形貌。