[發(fā)明專利]氧化銅?氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510447907.7
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN105063695B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許少輝;費廣濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: C25D5/12
• 分類號: C25D5/12;C25D3/38;C25D11/04
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)34118
• 代理人: 任崗生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)及制備方法，尤其是一種氧化銅-氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

納米結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物由于在催化、氣敏、鋰離子電池、太陽能電池、納米電子學(xué)等多個領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景而引起了人們的廣泛關(guān)注。近年來，多種形貌的過渡金屬氧化物如納米線、納米片、納米球、納米管等已被成功地制備出來，如中國發(fā)明專利CN 103111615 B于2014年9月3日公告的本申請人的一種氧化銅膜連接金屬鎳顆粒組成的納米鏈及其制備方法。該專利中提及的納米鏈由金屬鎳顆粒與氧化銅膜交替連接組成；方法為對鋁片先后使用陽極氧化法和電化學(xué)沉積法，得到孔中置有交替連接的銅柱和鎳柱的一面蒸鍍有金膜的氧化鋁模板后，再經(jīng)堿溶液浸泡后超聲分散，獲得產(chǎn)物。然而，無論是產(chǎn)物，還是其制備方法，均存在著欠缺之處，首先，構(gòu)成產(chǎn)物的材料中僅有氧化銅為過渡金屬氧化物，不能形成不同成分過渡金屬氧化物各自的優(yōu)勢和相互作用而產(chǎn)生的協(xié)同作用；其次，作為過渡金屬氧化物的氧化銅只是為膜狀，難以具有高的比表面積、低的材料密度和好的表面透過性，不能有效地提高產(chǎn)物的表面活性和表面反應(yīng)速度，以及有利于離子快速擴(kuò)散，從而提高其催化活性、氣敏特性，以及電池性能包括高的充放電電容、好的循環(huán)性能以及高的比電容等；最后，制備方法不能獲得具有多種過渡金屬氧化物、高比表面積和好的表面透過性的產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的欠缺之處，提供一種具有兩種過渡金屬氧化物交替連接的、高的比表面積和好的表面透過性的氧化銅-氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題為提供一種上述氧化銅-氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：氧化銅-氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)包括氧化銅，特別是，

所述氧化銅為管狀，所述管狀氧化銅與顆粒狀氧化鎳-氧化銅復(fù)合體交替連接組成納米鏈；

所述氧化銅管的管直徑為50～60nm、管長為20～69nm、管壁厚為11～13nm，所述氧化鎳-氧化銅復(fù)合體顆粒為空心結(jié)構(gòu)，所述空心結(jié)構(gòu)氧化鎳-氧化銅復(fù)合體的直徑為70～90nm、長為70～220nm、壁厚為26～28nm，

或者，

所述氧化銅管的管直徑為50～60nm、管長為71～500nm、管壁厚為11～13nm，所述氧化鎳-氧化銅復(fù)合體顆粒為芯殼結(jié)構(gòu)，其芯為氧化鎳、殼為氧化鎳-氧化銅復(fù)合體，所述芯殼結(jié)構(gòu)氧化鎳-氧化銅復(fù)合體的直徑為90～105nm、長為20～500nm、殼厚為27～29nm。

為解決本發(fā)明的另一個技術(shù)問題，所采用的另一個技術(shù)方案為：上述氧化銅-氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)的制備方法包括陽極氧化法和電化學(xué)沉積法，特別是完成步驟如下：

步驟1，先對鋁片使用陽極氧化法，得到孔直徑為45～55nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面蒸鍍厚度為150～250nm的金膜；

步驟2，先將一面蒸鍍有金膜的氧化鋁模板作為陰極，分別置于銅電解液和鎳電解液中進(jìn)行多次的交替電沉積，其中，每次于銅電解液中電沉積時的沉積電壓為0.8～1.2V、沉積時間為30～90s，每次于鎳電解液中電沉積時的沉積電壓為1.8～2.2V、沉積時間為10～60s，得到其孔中置有交替連接的銅柱和鎳柱的一面蒸鍍有金膜的氧化鋁模板，再將其孔中置有交替連接的銅柱和鎳柱的一面蒸鍍有金膜的氧化鋁模板置于濃度為3～7wt％的堿溶液中浸泡18～22min，得到由銅柱和鎳柱交替連接組成的納米線陣列；

步驟3，先將由銅柱和鎳柱交替連接組成的納米線陣列置于乙醇中進(jìn)行超聲分散，得到分散狀的由銅柱和鎳柱交替連接組成的納米線，再將分散狀的由銅柱和鎳柱交替連接組成的納米線置于650～700℃下退火至少1h，制得氧化銅-氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)。

作為氧化銅-氧化鎳周期異質(zhì)空心結(jié)構(gòu)的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：

優(yōu)選地，銅電解液為pH值為2.5的硫酸銅溶液。

優(yōu)選地，鎳電解液為pH值為2.5的硫酸鎳溶液。

優(yōu)選地，電沉積時的陽極為石墨電極。

優(yōu)選地，交替電沉積的次數(shù)≥6次。

優(yōu)選地，每次電沉積后，均將其孔中置有銅柱和鎳柱的一面蒸鍍有金膜的氧化鋁模板置于去離子水中進(jìn)行清洗。

優(yōu)選地，堿溶液為氫氧化鈉溶液，或氫氧化鉀溶液，或氫氧化鋰溶液。