[发明专利]一种铜基复合金属氧化物多级中空微球、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米材料合成技术领域，尤其涉及一种铜基复合金属氧化物多级中空微球、其制备方法及用途。

背景技术

氧化铜是一种重要的p型半导体金属氧化物，其禁带宽度相对较窄，约为1.2eV。由于氧化铜这种良好的性质，使得它在许多领域有着广泛的应用，例如光催化材料、生物酶传感器、气敏传感器、太阳能电池等。在实际应用中，氧化铜的形貌和结构对其性质和潜在应用价值具有很大的影响。此外，对氧化铜进行掺杂和改性也可以显著提高氧化铜的性能，因此制备各类不同形貌和结构的氧化铜复合材料已成为研究热点。

各种氧化铜基复合材料通过不同的方法被合成出来。主要采用的方法包括溶剂热法(W.Guo等,ACS Nano 2015,9,11462-11471.)、热解法(S.H.Choi等,Nanoscale 2013,5,4662-4668.)、微波法(D.P.Volanti等,Adv.Funct.Mater.2013,23,1759-1766.)、湿化学法(J.X.Wang等，Nano Energy 2014,6,19-26.)、磁控溅射法和固液反应法等。但是现有的方法存在一些明显的局限性：1.只能制备特定的氧化铜复合材料，且组成和比例不容易调节；2.制备过程繁琐，且需要较高的反应温度及特殊设备，不利于规模化生产；3.制备的氧化铜基复合材料形貌和结构不均一，严重限制了其工业化应用。

因此，发展一种操作简单，低能耗，易于工业化且能同时调节材料组成和比例的制备氧化铜基复合材料的方法显得尤为重要。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种铜基复合金属氧化物多级中空微球、其制备方法及用途。本发明的方法采用廉价易得的原料，不添加任何表面活性剂，通过简单的一步法工艺可直接合成铜基复合金属氧化物多级中空微球，本发明独特结构的铜基复合金属氧化物有望在催化、光电领域获得广泛应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种铜基复合金属氧化物多级中空微球，所述中空微球由内而外包括：空心腔，由多孔纳米棒呈放射状排列而成的中间层，以及由多孔纳米片构成的外层。

本发明中，所述铜基复合金属氧化物多级中空微球中的“多级”指：纳米棒和表面纳米片为纳米尺度；组装形成的微球为微米尺度。

本发明的中空微球中，多孔纳米片覆盖在由多孔纳米棒构成的中间层的表面。

优选地，所述空心腔的直径大小为200nm～2μm，例如200nm、220nm、260nm、300nm、325nm、350nm、400nm、500nm、600nm、650nm、700nm、760nm、800nm、900nm、1μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm或2μm等，优选为500nm～1μm。

优选地，所述多孔纳米棒的长度为0.5μm～5μm，例如0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3μm、3.1μm、3.2μm、3.3μm、3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm、3.8μm、3.9μm、4μm、4.1μm、4.2μm、4.3μm、4.4μm、4.5μm、4.6μm、4.7μm、4.8μm、4.9μm或5μm等。

优选地，所述多孔纳棒的直径为50nm～500nm，例如60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm、300nm、310nm、320nm、330nm、340nm、350nm、360nm、370nm、380nm、390nm、400nm、410nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、490nm或500nm等。

优选地，所述中空微球为多孔结构，所述中空微球的粒径优选为2μm～10μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。