[发明专利]一种铜纳米颗粒分散四氧化三钴功能薄膜材料及制备方法

权利要求书

1.一种铜纳米颗粒分散四氧化三钴功能薄膜材料，其特征是化学式为 Cu_x/(Co₃O₄)_1-x，其中x表示Cu元素的摩尔分数，x的取值范围为0.01≤x≤0.85；直 径分布在1～500nm范围内的铜纳米颗粒均匀分散于四氧化三钴基体中，薄膜在 550～580nm波段范围观察到金属颗粒的等离子体共振吸收峰，通过检测涂覆在薄膜 上有机染料的吸光度值发现，该薄膜在可见光照射下具有优良的光催化性能；

所述的铜纳米颗粒分散四氧化三钴功能薄膜材料的制备方法，以硝酸钴和硝酸铜 为原料，乙二醇独甲醚为溶剂，采用化学溶液法合成化学计量比准确、成份均匀的 前驱体溶液，然后用匀胶机在玻璃或石英基片上涂膜，最后在H₂-Ar₂混合气氛中退 火得到Cu_x/(Co₃O₄)_1-x复合薄膜；具体步骤为：

(1)制备前躯体溶液：首先按照Cu_x/(Co₃O₄)_1-x的化学计量比称取相应量的硝酸钴 和硝酸铜，分别加入到乙二醇独甲醚溶剂中制备出母体溶液，Co母体溶液的浓度为 Cu母体溶液浓度的3倍；再在磁力搅拌机上搅拌1～3个小时，陈化6～10个小时， 得到红色透明的Co母体溶液和蓝色透明的Cu母体溶液；然后根据x值量取相应体 积的Co母体溶液和Cu母体溶液，将两种溶液混合，在磁力搅拌机上搅拌1～5个小 时，陈化6～10个小时，形成具有一定粘度相应比例的透明Cu_x/(Co₃O₄)_1-x前驱体溶液；

(2)制备薄膜：采用匀胶机在玻璃基片上进行涂膜；匀胶之前，将基片依次在蒸 馏水、乙醇、丙酮中超声清洗，除去上面的杂质，然后将其放入干燥箱中烘干；将 配制好的Cu_x/(Co₃O₄)_1-x前驱体溶液涂覆在已干燥的基片上，然后开始匀胶，先以 300～800rpm的速度运转3～30秒，再以2000～3100rpm的速度运转10～80秒， 每匀胶一次后在加热板上进行一次热分解处理，以除去薄膜中的有机物；热分解温 度为50～300℃，时间为0.5～3分钟；样品冷却后按上述相同步骤进行下一层涂膜， 膜厚度控制在1～500nm；涂膜结束后，将样品置于热处理炉中进行退火，退火温度 300～600℃，退火气氛为H₂-Ar₂混合气体，退火保温时间10～200分钟。