[發明專利]一種利用電化學方法單步制備三角形銅納米片的方法

有效

• 申請號: 202011584686.5
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112795961B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 劉曉偉;楊寶朔;艾遠
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李艷景

本發明公開了一種利用電化學方法單步制備三角形銅納米片的方法。其步驟為：S1、準備電解反應池，包括培養皿、陰極載板、陽極探針和穩壓直流電源；S2、將銅片生長基底置于陰極載板上，將陰極載板置于培養皿底部，將CuSO₄電解液倒入培養皿中，將陽極探針正對銅片生長基底中心垂直插入電解液中并距銅片生長基底一段距離，將穩壓直流電源的陽極與陽極探針連接，陰極與陰極載板連接；S3、調節溫度，通電進行電解，一段時間后即在銅片生長基底上表面生長出三角形銅納米片。該方法通過電化學方法單步合成三角形銅納米片，原料廉價易得，制備工藝簡單，且不額外引入添加劑，所得銅納米片純度高，尺寸可任意調控，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及電化學合成納米材料技術領域，具體涉及一種利用電化學方法單步制備三角形銅納米片的方法。

背景技術

近年來，由于納米材料的小尺寸效應、比表面積大、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等使得它們在磁、光、電、熱等方面呈現出很多常規材料不具備的特性，受到了人們的廣泛關注，在電子材料、光學材料、催化、磁性材料、生物醫學材料等方面有廣闊的應用前景。

作為納米材料的重要組成部分，金屬納米材料如金、銀、銅等以其優異的性能在許多領域的研究和應用中有著重要作用。與金、銀等納米材料相比，銅納米材料因其價格低廉，且具有良好的延展性、導熱率和導電率，在電學、力學、磁學等方面都能表現出優良的性能，也使其在潤滑、催化、導電領域都有著廣泛的應用。

銅納米材料的研究已開展很多時間，形成了許多制備方法，如水熱法，還原法，紫外光照射法，電化學合成、氣相沉積法、軟硬模板法、反相膠束法等。目前也已成功制得了多種形貌結構的銅納米材料，如納米顆粒、納米線、納米方體、納米棒、納米板等，但對納米片等二維結構方面的報道較少。

金屬納米片是一種具有二維各向異性特點的納米結構，由于它優越的光學特性及在表面等離子體和導電導熱傳感中的潛在應用使得它在最近幾年受到了格外關注。但由于金屬具有很強的偏向三維密排趨勢而進行三維生長成為三維顆粒的特性，因此，要想得到二維結構的銅納米片具有很大的挑戰，尤其是在溶液相中的制備更是困難。

現有技術中，中國專利(申請號：201910282722.3，專利名稱：一種三角片形狀的單質銅納米片及其制備方法)公開了一種三角片形狀的單質銅納米片及其制備方法，提出了通過水熱法制備三角形銅納米片的制備方法，但需要配置多種溶液及進行多個步驟，較為繁瑣，不能單步簡單合成。如何通過簡單方法制備得到三角形銅納米片，是本發明致力要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用電化學方法單步制備三角形銅納米片的方法。該方法通過電化學方法單步合成三角形銅納米片，原料廉價易得，制備工藝簡單，相對其他制備方法大大降低了步驟繁瑣度，且不額外引入添加劑，所得銅納米片純度高，尺寸可任意調控，具有廣泛的應用前景。

為了解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

本發明提供一種利用電化學方法單步制備三角形銅納米片的方法，包含如下步驟：

S1、準備電解反應池，電解反應池包括培養皿、陰極載板、陽極探針和穩壓直流電源；

S2、將銅片生長基底置于陰極載板上，將陰極載板置于培養皿底部，然后將CuSO₄電解液倒入培養皿中，將陽極探針正對銅片生長基底中心垂直插入電解液并距銅片生長基底一段距離，將穩壓直流電源的陽極與陽極探針連接，陰極與陰極載板連接；

S3、調節電解反應池溫度，開啟穩壓直流電源通電進行電解，通電一段時間后即在銅片生長基底上表面生長出三角形銅納米片。

按上述方案，所述步驟S2中，CuSO₄電解液濃度為50～150g/L。

按上述方案，所述步驟S2中，陽極探針與銅片生長基底之間的距離為6～10mm。