[發明專利]一種表面粗糙、形貌可控的氧化亞銅納米晶體的制備方法

有效

• 申請號: 201410340699.6
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104071824A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 杜毅;李彥春;孫丹丹;李中付;陳忠濤
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張菡

技術領域

本發明涉及一種表面粗糙、形貌可控的氧化亞銅納米晶體的制備方法，屬于納米晶體制備技術領域。

背景技術

氧化亞銅（Cu₂O）是一種非常重要的ｐ型半導體，具有2.17eV的直接禁帶寬度。由于其獨特的光學和磁學性質，且制備成本低廉、無毒性，氧化亞銅微納米粉體的制備一直備受人們青睞。目前，氧化亞銅已廣泛應用于鋰電池電極材料、太陽能轉換、傳感器和磁存儲設備，作為光催化劑降解有機污染物和在可見光下分解水成氧氣和氫氣等。此外,?Cu₂O還是一種重要的化工原料，廣泛應用在涂料、玻璃、陶瓷、農業以及有機工業催化劑等領域。由于粒子的形貌和尺寸大小與其宏觀的物理化學性質密切相關，所以不同形貌、不同尺寸的氧化亞銅顆粒的應用領域不同。近年來，采用不同方法制備形貌和尺寸可控的Cu₂O微納米晶已經成為各國研究人員關注的熱點。各種形貌和尺寸的氧化亞銅微納米顆粒被合成出來，它們獨特的性質為氧化亞銅帶來了廣泛地應用前景。

2007年，Luo等用一個簡單的濕化學法，以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為表面活性劑，NaBH₄作為還原劑，在DMF-H₂O溶液中還原Cu(CH₃COO)₂·H₂O成功合成出一種花形結構的納米氧化亞銅。研究表明，氫氧化鈉和CTAB的濃度，在所合成的納米花的形成過程中發揮關鍵作用。通過調整NaOH和CTAB的濃度，溫度和水的用量，可以相應地進行合成氧化亞銅納米棒以及帶刺的Cu₂O微米棒。

2013年，Liang等用一種常溫常壓下的濕化學法合成出具有高晶面指數的50面體氧化亞銅微晶。研究發現，隨著NaOH的濃度從1增大到12M，Cu₂O微晶的形貌從立方體，去角的立方體，演變為被{211}晶面包圍的50面體，最后成為八面體。50面的氧化亞銅多面體的顆粒大小與反應溫度密切相關。此外，銅源的種類以及還原劑的濃度對氧化亞銅產物的形貌也有較大的影響。光催化測試表明，具有高晶面指數的50面體氧化亞銅微晶與低晶面指數的氧化亞銅微晶相比具有更高的光催化效率。

Chen和Xue以淀粉為還原劑，用一種溫和的水熱法完成了氧化亞銅的納米結構從一維到三維的演變。研究表明，氧化亞銅產物的形貌、大小和組成主要取決于所形成的前驅體種類（Cu₂（OH）₃NO₃、Cu（OH）₂和Cu（OH）₄^2-）。合成出的氧化亞銅晶體的形貌有納米線、納米顆粒聚合成的納米球體、八面體、去角的八面體以及立方八面體。

Li等研究了加料方式和溫度對氧化亞銅產物的形貌和尺寸大小的影響。得到了短六足型、截角的八面體以及八面體的氧化亞銅微晶。

Yang等以氯化銅、酒石酸鈉和氫氧化鈉為原料，在150℃的水熱條件下研究了氧化亞銅產物隨水熱時間變化的形貌演變。在水熱處理8和10小時后，分別得到了氧化亞銅微米棒和六足微晶。當反應時間延長至12小時，氧化亞銅出現八面體的形態。將反應時間進一步延長至14小時后，形成了中空的截頂八面體形態的氧化亞銅。當反應時間進一步增加至16小時，出現了不同形貌的多面體氧化亞銅。將反應時間延長至最多18小時后，多面體的形態開始被破壞，表面變得凹凸不平。

Orel等采用多元醇的方法合成了氧化亞銅納米線，僅使用乙酸銅一水合物和二甘醇（DEG）作為前驅體。通過控制反應溫度、前驅體的濃度和反應時間，制備了直徑約為20?nm，長度可達5μm的氧化亞銅納米線。

He等以酵母細胞為模板，在常溫常壓下用葡萄糖還原硫酸銅的方法制備出直徑約1.8μm的氧化亞銅中空微球。Cai等以DNA為模板合成出直徑約4um的蘋果狀氧化亞銅微晶。Duan等以空心玻璃珠為核心合成出海膽狀的氧化亞銅微晶。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種表面粗糙、形貌可控的氧化亞銅納米晶體的制備方法。