[發明專利]表面附著含CuO顆粒的微/納米網結構合金粉末狀顆粒材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710954388.2
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107755690B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 王東君;安勇良;李浩;趙洪剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F1/00;B22F9/08;C09K11/02;C09K11/67
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

表面附著含CuO顆粒的微/納米網結構合金粉末狀顆粒材料及其制備方法，它涉及一種光電轉換粉末狀材料及其制備方法。本發明的目的是要解決現有納米TiO₂對可見光利用率較低、以及難以分散、回收和再利用的問題。表面附著含CuO顆粒的微/納米網結構合金粉末狀顆粒材料為芯?殼復合結構，以四元Ti?Cu?Zr?Ni合金粉末為芯，以微/納米三維網狀結構為殼。制備方法：一、制備合金粉末；二、退合金化反應；三、燒結。優點：工藝簡單、無需外加輔助及控制材料、成本較低；吸收波長上限達到了600nm。本發明制備表面附著含CuO顆粒的微/納米網結構合金粉末狀顆粒材料作為光電轉換粉末狀顆粒材料使用。

技術領域

本發明涉及一種光電轉換粉末狀材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，能源的消耗成為全世界日益關注的重要問題。在能源材料領域，太陽光能由于可再生、高效、清潔無污染等特點，是未來理想的新型能量來源。世界各國均將太陽光能利用與轉化研究，列入未來戰略發展計劃。我國更將“面向能源的光電轉換材料”歸入解決能源問題的重大戰略發展需求中。眾所周知，當材料尺寸達到納米級別時，由于小尺寸效應、量子效應、表面與界面效應和宏觀量子隧道效應等，會使材料表現出獨特的功能化性能。因此，通過納米材料設計與控制合成方法，可以設計、開發納米材料的新功能和新特性，這使得納米材料用于解決能源問題成為了可能。在眾多納米材料中，納米金屬氧化物不僅具有納米材料、金屬氧化物特有的物理化學性質，而且還具有半導體材料的特性，因而表現出獨特的光/電等性能。在納米氧化物體系中，納米TiO₂具有穩定性高、無生物毒害作用等優點。此外，其比表面積大，具有比其它形態的光電轉換材料更大的轉換效率，一直是功能材料領域研究的熱點。因此，納米TiO₂作為一種無機功能材料，在光電轉換等新能源材料及傳感器材料方面具有廣闊的應用前景。

然而，由于納米TiO₂對可見光(太陽輻射總能量的約50％，波長380-780nm)的利用率較低，僅能吸收紫外光(太陽輻射總能量的約7％，波長小于380nm)，這無疑使納米TiO₂作為先進光能轉換材料的應用受到了極大的限制。另外，傳統納米尺寸氧化物顆粒細微，極易失活和凝聚，不易分散、沉降，難以回收和再利用，也進一步限制了納米TiO₂的實際應用。可見，盡管納米金屬氧化物所固有的諸多優點使其具有作為高效光電轉換材料應用的前景，但其實際應用尚需解決提高性能與轉換效率，以及分散回收等關鍵的技術瓶頸問題。

為了解決上述納米TiO₂太陽光能利用率低的瓶頸問題，其后續改性技術一直是研究人員關注的重要課題。目前常用的后續改性方法有貴金屬沉積、元素摻雜以及半導體復合等等。上述改性方法雖能在一定程度上改進納米納米TiO₂的光電轉換性能，但存在工藝步驟較為復雜、成本相對較高、材料體系受限、成分組織不均勻、改性后復合結構極易破壞、易失活等問題。另一方面，目前針對實際應用，研究者常制備片狀形態的具有納米尺度形貌的薄膜氧化物材料。與二維薄膜相比，納米尺度的粉末材料由于其獨特的一維結構和大的比表面積，在光電轉換、光電傳感器等方面，展現出優異的性能優勢。

發明內容

本發明的目的是要解決現有納米TiO₂對可見光利用率較低、以及難以分散、回收和再利用的問題，而提供表面附著含CuO顆粒的微/納米網結構合金粉末狀顆粒材料及其制備方法。

表面附著含CuO顆粒的微/納米網結構合金粉末狀顆粒材料為芯-殼復合結構，以四元Ti-Cu-Zr-Ni合金粉末為芯，以微/納米三維網狀結構為殼，所述四元Ti-Cu-Zr-Ni合金粉末中Ti原子分數為40～45％，Cu原子分數為30～40％，Zr原子分數為1～3％，Ni原子分數為12～29％；所述微/納米三維網狀結構由晶態CuO顆粒和無定形態微/納米三維網組成。

表面附著含CuO顆粒的微/納米網結構合金粉末狀顆粒材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：