[发明专利]一种Cu-Cu2O异质结的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及异质结的制备方法，特别涉及一种Cu-Cu₂O异质结的制备 方法。

背景技术

伴随着界面科学的发展，研究工作者认识到可以利用不同的物质结合成 异质结构的材料，异质材料之间的接触所产生的表面和界面会使得所合成的 材料具有特异的功能特性。借助异质结这一功能特性可以用来制备新型的材 料和器件。随着物质尺寸的减小，材料的一些性质会发生变化，当物质的尺 寸减小到微米或者纳米的时候，表面或者界面对材料的影响是非常显著的。 所以说表面和界面的设计和控制是研究材料的关键因素，异质结材料是由不 同的材料以一定的方式结合而成，不同材料之间所形成的界面会改变材料原 来的性能，可以用来构筑功能材料或者器件。

异质结材料有半导体间异质结、金属-半导体异质结、碳材料-半导体异 质结和无机半导体-有机物异质结等种类，这些不同种类的异质结材料在光催 化、电子传导等方面表现出来优异的性能和巨大的应用潜力。本发明所制备 的Cu-Cu₂O异质结属于金属-半导体异质结的一种。金属-半导体异质结又叫 做肖特基结，这种材料的空间电荷层存在于半导体中，只有半导体能被光激 发，当光激发时，从半导体越过界面进入金属的光致电子并不发生积累，而 是直接形成电流，所以说金属-半导体异质结不仅具有光致电荷分离能力，还 能够快速的把分离的光致电子迁移走，对空穴参与光催化反应有利。金属- 半导体异质结因为优异的光催化特性已经受到越来越多的关注，目前有文献 报道的金属-半导体异质结有AuPbS、AuZnS、AuCdS、AuAg2S、 AuCu₂O、Ag-ZnO和Au-ZnO等，可以看到这些材料主要围绕着贵金属 材料与半导体的结合，最终得到的材料虽然具有很好的光催化等性能，但是 大大提高了成本。

氧化亚铜Cu₂O晶体作为一种无毒的窄禁带p型半导体，由于自身独特 物理化学性能，已经在太阳能电池、光催化降解、气敏传感器、锂离子电池 负极材料、化学模板、金属-绝缘体-金属阻抗存储器领域得到了重要的应用。 因此采用一种简单的方法在Cu₂O表面生长出沉积上Cu颗粒，制备出的低成 本的Cu-Cu₂O金属半导体异质结材料是十分有必要的。现有技术中还没有一 种简单的方法制备出低成本的、具有良好催化性能的Cu-Cu₂O异质结材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Cu-Cu₂O异 质结的制备方法，本发明制备方法工艺简单、成本低廉，能够合成出单分散 性好、具有良好光催化性能的Cu-Cu₂O金属-半导体异质结材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种Cu-Cu₂O异质结的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将Cu₂O粉末加入去离子水中，所加入Cu₂O粉末与去离子水的 质量比为1∶10～1∶1000，并在15～35℃下持续搅拌5～10min，得到Cu₂O粉末 与去离子水的悬浮溶液；

步骤2：将质量百分比为5％～35％的水合肼(N₂H₄·H₂O)加入到步骤1 得到的Cu₂O粉末与去离子水的悬浮溶液中，所加入水合肼与步骤(1)中加 入的去离子水的体积比为1∶1～1∶500，并在15-35℃下持续搅拌1～5min，得到 Cu₂O表面生长出Cu颗粒的悬浮溶液；

步骤3：将步骤2所得Cu₂O表面生长出Cu颗粒的悬浮溶液在搅拌状态 下加热到50～85℃，并在此温度下保温1～120min，得到Cu-Cu₂O异质结初级 产物；

步骤4：将步骤3所得Cu-Cu₂O异质结初级产物先用无水乙醇在6000rpm 转速下离心洗涤2～5次，每次离心洗涤1～5min，然后将离心洗涤后的Cu-Cu₂O 异质结置于真空干燥箱中干燥2～5h，干燥温度为45～60℃，即得到Cu-Cu₂O 异质结。