[发明专利]形貌可控氧化亚铜微/纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化亚铜微/纳米晶的制备方法；具体涉及形貌可控氧化亚铜微/纳米晶的制备方法。 

背景技术

氧化亚铜是一种p型直接带隙的半导体材料，禁带宽度是1.9～2.2ev，氧化亚铜半导体材料能够在可见光(波长为400-800nm)下被激发，可以应用于太阳能转换、微电子、磁存储、催化和气敏等领域。 

氧化亚铜纳米材料的制备一直是研究的热点领域之一。氧化亚铜薄膜材料在太阳能转换方面也有较好的应用。例如燕子鹏等人采用电化学法制备p型Cu₂O半导体薄膜(西安交通大学学报，2011，45(3)：121-124)，并在利用太阳能直接转换为电能和化学能的研究中发现使用氧化亚铜薄膜材料可以提高对太阳能的利用率。亚微米级氧化亚铜在可见光下对水的分解有较好的催化能力。此外，氧化亚铜还是一种重要的化工原料，广泛应用在涂料、玻璃、陶瓷、农业以及有机工业催化剂等领域。 

由于粒子的形貌和尺寸大小与其宏观的物理与化学性质密切相关，目前国内外对其纳米形貌的控制有许多研究报道。比如氧化亚铜的正八面体结构比立方体结构有更好的吸附能力和光催化活性，因此可以根据氧化亚铜材料的形貌来决定其应用领域。目前制备氧化亚铜的方法主要有烧结法、电化学法、水热法、溶剂热法、化学沉淀法、辐射法和多元醇法等。 

公开号为CN 1693204A的专利公布了用阱做还原剂制备氧化亚铜粉体。现有制备氧化亚铜主要使用的还原剂有亚硫酸盐、甲醛、水合阱、硼氢化钠和次亚磷酸钠等一些毒性较大的物质，由于这些物质本身的毒性及生产、储藏和运输过程中对环境的危害，以及后期废弃物处理的成本较高，目前急需氧化亚铜的绿色制备技术，因此选择对环境友好的无毒还原剂至关重要。 

公开号为CN1807688A的专利公布了采用电化学沉积法直接在导电基体上制备形状可控的氧化亚铜微/纳米晶体。采用电化学方法制备，基片需要预先处理，且只能在导电基片上生长，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。 

目前已有的氧化亚铜微纳米粒子的形状，主要有方形、正八面体、十二个面的多面体、十四个面的多面体以及球形。其制备大多通过加入表面活性剂进行形貌控制，在工业上成 本较高，难以实现商业化。公开号为CN 101348275A的专利公开了以聚乙烯吡咯烷酮作为修饰剂，抗坏血酸为还原剂制备了多面体状氧化亚铜纳米粉体的方法，使用聚乙烯吡咯烷酮和抗坏血酸的缺点是原料昂贵，不利于工业化生产。因此探求不需要或尽量少添加反应物以外试剂的形貌控制方法，是具有特定形貌的微纳米氧化亚铜工业化的前提。 

发明内容

本发明主要解决微/纳米氧化亚铜的制备过程中存在成本较高、污染环境的技术问题；而提供了形貌可控氧化亚铜微/纳米晶的制备方法。 

本发明提供一种在无表面活性剂、无有毒还原剂、无电解质支持的条件下制备形貌可控的Cu₂O微/纳米晶体的方法，丰富了氧化亚铜多面体的种类。该方法简单、无污染、成本低廉，效率高、易于控制且重复性好。 

本发明形貌可控氧化亚铜微/纳米晶的制备方法是按下述步骤进行的：步骤一、将0.002～0.1mol铜盐加入15mL～30mL超纯水中，用磁力搅拌器以500～1000r/min速率进行搅拌至铜盐完全溶解，再按铜离子与乳酸的摩尔比为1∶(5～20)的比例倒入乳酸，继续搅拌30～60min(目的是使得铜盐和乳酸充分络合)，然后用碱溶液调节pH值为7.0～13.0，再冷却至25℃定容至100mL，测量pH值，获得溶液A；步骤二、然后将溶液A移至清洗后的水热反应釜中，封闭反应釜，再将水热反应釜放入烘箱内，将烘箱温度调至50～200℃，保温2～48h后自然冷却到室温，取出后用超纯水离心洗涤3～6次后，用无水乙醇离心洗涤3～6次，再转移到表面皿中，置于烘箱中在40～50℃条件下烘干；即得到氧化亚铜微/纳米晶。