[發明專利]手性氧化銅薄膜的制備方法、氧化銅/導電玻璃復合材料及其應用

在審

• 申請號: 202110049500.4
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112876094A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張鎮;諸琳;袁路鳳;吳雪圍;李汪陽
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C03C17/25
• 分類號: C03C17/25;C03C17/34;C25B1/04;C25B11/077
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發明提供了一種手性氧化銅薄膜的制備方法，包括以下步驟：A)將氨基酸和二價銅鹽溶液混合，得到絡合物，再將所述絡合物與所述一元強堿溶液混合，得到沉積液；B)將預處理后的導電玻璃在所述沉積液中進行電沉積，得到手性CuO薄膜。本申請還提供了一種氧化銅/導電玻璃復合材料及其應用。本發明所述利用Cu(II)?手性氨基酸前驅體電沉積CuO，制備過程無需特殊設備和苛刻條件，方法簡單，工藝快速易行，可控性強，無污染，容易實現大面積制備和規模化生產，有效節約了工藝成本，且氨基酸原料豐富，取材方便。

技術領域

本發明涉及無機材料技術領域，尤其涉及手性氧化銅薄膜的制備方法。

背景技術

手性材料及手性結構在生物、醫藥、光學、催化等領域有著廣泛的應用前景。手性表面的制備主要通過以下三種方式：(1)在非手性表面吸附手性分子作為修飾劑得到手性表面：如手性酒石酸分子吸附在Cu(110)和Ni(110)單晶表面；此法制備的手性結構穩定性較差，一旦修飾劑脫落將會失去表面手性；(2)以一定角度切割單晶獲得高指數晶面，表面臺階相交形成扭結點，使高指數晶面呈現手性：如沿(643)方向切割Pt單晶獲得Pt(643)和(6—4—3—)兩個手性表面；(3)通過電化學沉積法制備：如利用Cu(II)-手性酒石酸絡合物作為前驅體在單晶Au、單晶Cu、多晶Au表面上制備手性CuO薄膜(J.Am.Chem.Soc.2004,126,488-489)。也有利用Cu(II)-手性氨基酸絡合物作為前驅體在單晶Au上制備手性CuO薄膜(Chem.Mater.2004,16,4232-4244)。相比前兩種方法，電化學制備方法簡單、制備成本低、易于大規模制備穩定的手性薄膜。迄今為止，尚未有在透明導電玻璃表面直接制備可控正負手性CuO薄膜材料的任何報道。

電子在手性材料中傳輸可導致自旋極化，即手性誘導自旋選擇性(CISS)效應。自旋極化的電子可以導致表面化學反應出現選擇性差異。如電解水制氫可以將太陽能或風能等以氫氣燃料的方式儲存，實現可再生能源在不同行業和地區間的能量再分配，降低生產生活中的碳排放。但是由于析氧反應動力學勢壘偏高，導致電解水整體效率低下。而手性材料可以誘導電子自旋極化，降低三重態氧氣的生成勢壘，進而提高電解水效率(J.Phys.Chem.C 2019,123,3024-3031)。在透明導電玻璃表面直接制備的手性CuO薄膜具有成本低，穩定性高，無毒無害的優點。但目前國內外尚未有在透明導電玻璃表面直接制備手性CuO薄膜，及其在電催化應用方面的研究報道。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種手性氧化銅薄膜的制備方法，該方法簡單，可控性強，且穩定牢固。

有鑒于此，本申請提供了一種手性氧化銅薄膜的制備方法，包括以下步驟：

A)將氨基酸和二價銅鹽溶液混合，得到絡合物，再將所述絡合物與所述一元強堿溶液混合，得到沉積液；

B)將預處理后的導電玻璃在所述沉積液中進行電沉積，得到手性CuO薄膜；

所述氨基酸為單一手性的氨基酸。

優選的，所述氨基酸選自L-纈氨酸、D-纈氨酸、L-丙氨酸、D-丙氨酸或甘氨酸。

優選的，所述二價銅鹽為硫酸銅或氯化銅。

優選的，所述一元強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

優選的，所述預處理后的導電玻璃是導電玻璃依次在丙酮、乙醇和水中分別、依次超聲處理得到；所述導電玻璃為FTO或ITO。

優選的，所述電沉積的過程中，陽極電流為1～5mA/cm²，時間為2～30min。

優選的，所述電沉積的過程中，預處理后的導電玻璃為工作電極，Pt片為對電極，Ag/AgCl為參比電極。

優選的，所述電沉積的溫度為20～30℃。