[发明专利]多面体状氧化亚铜纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多面体状氧化亚铜纳米颗粒的制备方法，具体涉及采用化学溶液法制备包括立方体、削角立方体、立方八面体、削角八面体、八面体状系列氧化亚铜纳米颗粒的方法。属于无机化合物半导体材料制备技术领域。

背景技术

纳米材料由于其结构的特殊性，如大的比表面以及一系列新的效应(小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应等)，从而具有独特的物理、化学性质引起了人们的高度重视。氧化亚铜是很好的P型半导体，可以应用于太阳能转换、微电子、磁存储、催化、气敏等领域。尺寸达到纳米级之后，因其较大的比表面积和优良的表面物理化学性质使其在太阳能电池、微电子器件、气体催化、气敏传感器等方面有许多很有潜力的应用。

氧化亚铜纳米材料的制备一直是研究的热点领域之一。目前国内外对其纳米形貌的控制有许多研究报道。氧化亚铜的纳米线、纳米晶须、纳米球、纳米花、微纳米立方块等形貌已有相关的研究报道或者专利。如在公开号为CN1759965的专利中，李亚栋小组合成出了准单分散的氧化亚铜纳米球，美国University of South Carolina的Murphy，C.J.等在国际期刊Nano Lett.中成功制备出氧化亚铜纳米立方块。虽然多面体状氧化亚铜微/纳米晶体已有报道，如厦门大学郑兰荪等在专利号为ZL200510135861.1的专利中利用电化学沉积制备出形状可控的氧化亚铜微/纳米晶体，美国Purdue University的Siegfried，M.J在国际期刊J.Am.Chem.Soc.中也报道了氧化亚铜微/纳米晶体的合成。但是由于都是采用电化学方法制备，基片需要预先处理，且只能在基片上生长，使其条件较为复杂、合成不易控制、成本高、不利于大规模生产。而使用简单的化学溶液法一步合成尺寸和形貌均一的系列多面体状氧化亚铜纳米颗粒国内外尚未有报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，利用聚乙烯吡咯烷酮作为修饰剂，提供一种操作简单、反应温度温和、成本低的包括立方体、削角立方体、立方八面体、削角八面体、八面体状系列的多面体状氧化亚铜纳米颗粒的制备方法。

本发明的目的之一在于提供一种采用化学溶液法制备多面体状氧化亚铜纳米颗粒的方法，其包括步骤：将聚乙烯吡咯烷酮加入到铜盐水溶液中，在50～60℃下搅拌均匀，滴加强碱水溶液，继续搅拌0.5h后，滴加抗坏血酸水溶液，在50～60℃下再搅拌1～3h。

在本发明的制备方法中，聚乙烯吡咯烷酮与铜盐的摩尔比例为0.001～32。优选地，聚乙烯吡咯烷酮与铜盐的摩尔比例为0.001～2；3～6；9～20；23～27；29～32。

在本发明的制备方法中，铜盐溶液、强碱溶液、抗坏血酸溶液中的铜盐：强碱：抗坏血酸的摩尔比为0.08：1：0.3～0.12：4：0.7。优选地，铜盐：强碱：抗坏血酸的摩尔比为1：30：6；0.8：10：3；1.2：40：7。

在本发明的制备方法中，所述强碱选自氢氧化钠或氢氧化钾。

在本发明的制备方法中，所述铜盐选自醋酸铜、硫酸铜、硝酸铜或氯化铜。

在本发明的制备方法中，可以在反应结束后，对所得到的产物进行离心分离，用大量去离子水洗涤，然后真空干燥。

本发明的另一个目的在于提供按照本申请的制备方法制备得到多面体状氧化亚铜纳米颗粒，其中所述纳米颗粒的形状可以为立方体状、削角立方体状、立方八面体状、削角八面体状或八面体状，多面体状氧化亚铜纳米颗粒边长平均为650～800nm。

本发明的另一个目的还在于提供聚乙烯吡咯烷酮在制备多面体状氧化亚铜纳米颗粒中的用途，其中所述聚乙烯吡咯烷酮与铜盐的摩尔比例为0.001～32。

在本文中，如果没有特别地说明，所采用的溶液都是在常规条件下制备的，比如在室温下将物质溶解在水溶液中制备得到的。

本发明的一个特别优选的实施方案为：

①制备浓度为1.0～4.0mol/l的强碱水溶液；

②制备浓度为0.3～0.7mol/l的抗坏血酸水溶液；

③制备浓度为8×10^-3～12×10^-3mol/l的铜盐水溶液；