CN104445359A - 一种在磷青铜表面制备氧化亚铜纳米结构的方法 - Google Patents

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本发明属于氧化亚铜的制备技术领域，特别公开了一种在磷青铜表面制备氧化亚铜纳米结构的方法。包括以下步骤：（1）将清洗后的磷青铜基材浸入到水中，控温在5～60℃温度下反应1～24h；（2）将步骤（1）反应后的磷青铜基材经氮气吹干，干燥后得到氧化亚铜纳米结构。本方法是一种简单的制备方法，省时省力，不需要额外大型设备，不需要额外的操作；本方法整个制备过程都在水中进行，没有用到其他任何试剂，制备成本低；本方法环境友好，不会对外界环境产生危害。

Description

一种在磷青铜表面制备氧化亚铜纳米结构的方法
技术领域
本发明属于氧化亚铜的制备技术领域，特别涉及一种在磷青铜表面制备氧化亚铜纳米结构的方法。
背景技术
氧化亚铜是一种p-型半导体，由于其储量丰富、无毒、制备成本低，在很多领域具有潜在的应用。例如纳米级氧化亚铜在光电器件（R. N. Briskman, A Study of Electrodeposited Cuprous Oxide Photovoltaic Cells. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1992, 27, 361?366.）、催化（P. E. Jongh, D. Vanmaelkelbergh, J. J. Kelly, Cu2O: a Catalyst for the Photochemical Decomposition of Water? Chem. Commun. 1999, 12, 1069?1074.）、锂离子电池(B. White, M. Yin, A. Hall, D. Le, N. Turro, Complete CO Oxidation over Cu2O Nanoparticles Supported on Silica Gel. Nano Lett. 2006, 6, 2095?2102. )等领域有广泛的应用。通常制备纳米级氧化亚铜的方法有热氧化法(H. H. Lee, C. Lee, Y. L. Kuo, Y. W. Yen, A Novel Two-Step MOCVD for Producing Thin Copper Flms with a Mixture of Ethyl Alcohol and Water as the Additive. Thin Solid Films 2006, 498, 43?52.)、化学气相沉积法(L. S. Huang, S. G. Yang, T. Li, Y. W.Du, Y. N. Lu, S. Z. Shi, Preparation of Large-Scale Cupric Oxide Nanowires by Thermal Evaporation Method. J. Cryst. Growth 2004, 260, 130?137.)、电化学沉积法(Y. B. Ding, Y. Li, L. L. Yang, Z. Y. Li, W. H. Xin, X. Liu, L. Pan, J. P. Zhao, The Fabrication of Controlled Coral-like Cu2O Films and Their Hydrophobic Property. Appl. Surf. Sci. 2009, 131, 2561?2569.)等。但这些方法或多或少地存在一些缺点。如：热氧化法的高温工艺会引起氧扩散和晶格膨胀而导致位错缺失、晶格畸变甚至高温分解，增加光电转换过程中载流子的复合机率而降低太阳能电池效率。化学气相沉积法需要大型设备，操作复杂，对于沉积过程中的各类参数需要严格控制，不利于大规模生产。电化学沉积的方法是一种相对简单的方法，主要优点有设备简单、操作方便、反应条件温和、适合于大规模工业生产等优点，但是这种方法也受很多因素影响，如：电流密度、有机添加剂、pH值、温度等，苛刻的条件也会影响其进一步的商业应用。尽管以上制备方法能够制备出优异的纳米级氧化亚铜，但是这些方法往往也存在着耗时、耗力、成本高昂，需要大型设备，反应条件苛刻，对温度压力比较敏感，环境不友好等缺点。因此，简单、低成本、环境友好的制备方法还是很值得期待的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在磷青铜表面制备氧化亚铜纳米结构的方法，该方法简单易行、低成本、环境友好。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种在磷青铜表面制备氧化亚铜纳米结构的方法，包括以下步骤：
（1）将清洗后的磷青铜基材浸入到水中，控温在5~60℃温度下反应1~24h；
（2）将步骤（1）反应后的磷青铜基材经氮气吹干，干燥后得到氧化亚铜纳米结构。
步骤（1）中，先用丙酮（除去磷青铜基材表面的有机物）后用稀硝酸（除去磷青铜基材表面的氧化物）清洗磷青铜基材。
步骤（2）中，步骤（1）反应后的磷青铜基材先用水清洗（除去反应过程中不可避免落入的杂质）之后再经氮气吹干。
进一步，所述磷青铜基材为磷青铜片或磷青铜网。
更进一步，所述磷青铜基材为符合合金牌号C5111、C5101、C5191、C5212、C5210的磷青铜片或磷青铜网。
进一步，所述水为符合分析实验室用水国家标准GB/T6682-2008的一级水、二级水或三级水，或者为用一次或多次蒸馏的方法制备的蒸馏水。
较好地，优选控温在15~45℃温度下反应3~5h。
进一步，所述氧化亚铜纳米结构的形状为颗粒状、棒状或块状，其尺寸在10~800nm之间。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
（1）本方法是一种简单的制备方法，省时省力，不需要额外大型设备，不需要额外的操作。
（2）本方法整个制备过程都在水中进行，没有用到其他任何试剂，制备成本低。
（3）本方法环境友好，不会对外界环境产生危害。
附图说明
图1是实施例1得到的氧化亚铜纳米结构的SEM照片。
图2是实施例2得到的氧化亚铜纳米结构的SEM照片。
图3是实施例2得到的氧化亚铜纳米结构的XRD图谱。
图4是实施例3得到的氧化亚铜纳米结构的SEM照片。
图5是实施例4得到的氧化亚铜纳米结构的SEM照片。
图6是实施例5得到的氧化亚铜纳米结构的SEM照片。
图7是实施例6得到的氧化亚铜纳米结构的SEM照片。
具体实施方式
实施例1：将牌号C5212的磷青铜网依次经过丙酮和0.1M的硝酸清洗后浸入到水当中，反应温度为室温（15℃），反应时间为3小时，反应结束后，将磷青铜网用水清洗3次，氮气吹干，干燥即得样品；本实施例中采用的水为符合分析实验室用水国家标准GB/T6682-2008的一级水。如图1所示，经SEM测定该样品氧化亚铜纳米结构为60~110nm左右的颗粒堆积而成。
实施例2：将牌号C5212的磷青铜网经过丙酮和0.1M的硝酸清洗后浸入到水当中，反应温度为室温（25℃），反应时间为3小时，反应结束后，将磷青铜网用水清洗3次，氮气吹干，干燥即得样品；本实施例中采用的水为符合分析实验室用水国家标准GB/T6682-2008的二级水。如图2所示，经SEM测定该样品的氧化亚铜纳米结构为90~110nm左右的棒状结构，棒状结构成90度交差生长。图3为样品的XRD图谱，由图可知：黑色小圆点标注的强峰代表了磷青铜网中立方晶型铜相（JCPDS 卡片 No.77-3038），黑色菱形标注的小峰与氧化亚铜晶相（JCPDS 卡片 No.65-3288）高度一致，证明了磷青铜网表面存在氧化亚铜晶体。
实施例3：将牌号C5212的磷青铜网经过丙酮和0.1M的硝酸清洗后浸入到水当中，反应温度为室温（35℃），反应时间为3小时，反应结束后，将磷青铜网用水清洗3次，氮气吹干，干燥即得样品；本实施例中采用的水为符合分析实验室用水国家标准GB/T6682-2008的三级水。如图4所示，经SEM测定该样品的氧化亚铜纳米结构包括大的块状结构、颗粒状结构和棒状结构（尺寸大小在40~400nm之间）。
实施例4：将牌号C5212的磷青铜网经过丙酮和0.1M的硝酸清洗后浸入到水当中，反应温度为室温（45℃），反应时间为3小时，反应结束后，将磷青铜网用水清洗3次，氮气吹干，干燥即得样品；本实施例中采用的水为一次蒸馏水。如图5所示，经SEM测定该样品的氧化亚铜纳米结构主要为块状结构，底部有颗粒状结构（尺寸大小40~800nm之间）。
实施例5：将牌号C5210的磷青铜片经过丙酮和0.1M的硝酸清洗后浸入到水当中，反应温度为室温（35℃），反应时间为5小时，反应结束后，将磷青铜片用水清洗3次，氮气吹干，干燥即得样品；本实施例中采用的水为二次蒸馏水。如图6所示，经SEM测定该样品的氧化亚铜纳米结构为层状堆积的棒状或者块状结构，棒状结构表面尤为突起（尺寸在60~800之间）。
实施例6：将牌号C5210的磷青铜片经过丙酮和0.1M的硝酸清洗后浸入到水当中，反应温度为室温（25℃），反应时间为3小时，反应结束后，将磷青铜片用水清洗3次，氮气吹干，干燥即得样品；本实施例中采用的水为三次蒸馏水。如图7所示，经SEM测定该样品的氧化亚铜纳米结构为颗粒堆积的纳米棒状结构，结构比较规整（尺寸60-500纳米之间）。

Claims (8)

1.一种在磷青铜表面制备氧化亚铜纳米结构的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将清洗后的磷青铜基材浸入到水中，控温在5~60℃温度下反应1~24h；
（2）将步骤（1）反应后的磷青铜基材经氮气吹干，干燥后得到氧化亚铜纳米结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，先用丙酮后用稀硝酸清洗磷青铜基材。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，将步骤（1）反应后的磷青铜基材先用水清洗之后再经氮气吹干。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述磷青铜基材为磷青铜片或磷青铜网。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述磷青铜基材为符合合金牌号C5111、C5101、C5191、C5212、C5210的磷青铜片或磷青铜网。
6.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述水为符合分析实验室用水国家标准GB/T6682-2008的一级水、二级水或三级水，或者为用一次或多次蒸馏的方法制备的蒸馏水。
7.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：控温在15~45℃温度下反应3~5h。
8.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述氧化亚铜纳米结构的形状为颗粒状、棒状或块状，其尺寸在10~800nm之间。
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