[发明专利]一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料及其制备方法

说明书

一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料，该复合材料为薄带，包括非晶基体、覆盖在非晶基体上的纳米多孔铜以及负载在纳米多孔铜表面的多孔氧化亚铜纳米线。其中，该复合材料横断面为5层，中间芯层为非晶基体，中间芯层两侧表面覆盖着纳米多孔铜，以及在两侧纳米多孔铜表面负载着多孔氧化亚铜纳米线。其中单侧纳米多孔铜层厚6～12μm，韧带宽20～40nm，孔径尺寸15～30nm，单侧纳米线层厚3～12μm，纳米线长5～10μm，宽5～10nm；纳米线上分布着尺寸为0.5～2nm的纳米孔洞。本发明工艺简单、制备周期短；所制备的复合材料拥有良好的机械完整性，可循环重复利用，经济效益得到提高。

技术领域：

本发明涉及氧化亚铜材料技术领域，具体地说是一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料及其制备方法。

背景技术：

氧化亚铜是一种p型窄带隙(2.17eV)半导体材料，具有活性电子-空穴对系统，因此表现出良好的催化活性，已在光催化降解有机染料等方面展现出很大的应用潜力。众所周知，催化剂的降解性能往往取决于其有效的表面积和孔隙率。因此纳米化与多孔化，是提高氧化亚铜光催化降解性能的有效方法。

在先技术，公开号CN104556198A“一种超细氧化亚铜的连续化生产方法及其应用”，该专利中，制备的产物为氧化亚铜纳米粉末，制备过程需要在耐压管式反应器中进行，反应压力高达20MPa，增大了制备成本。用该粉末样品进行催化降解有机染料前，含有该催化材料的甲基橙溶液需在黑暗环境下搅拌1小时才能进行光照，使材料处理过程变得较为复杂。粉末样品容易相互遮挡和堆积，降低催化效率。并且在应用后不容易回收，增加引发二次污染的可能性。

在先技术，公开号CN106629812A“一种氧化亚铜纳米线材料的制备方法”，该专利中，需要将制得的纳米多孔铜在无水乙醇中浸泡1～4天，才能生成氧化亚铜纳米线。该材料制备周期长，且氧化亚铜纳米线较粗，直径约20nm，韧性较差，容易断裂，影响了该材料作为光催化降解剂的性能和效率。

发明内容：

本发明的目的为针对当前技术中粉末可见光催化材料易堆积，不易回收，容易引发二次污染；氧化亚铜纳米线材料制备周期长、尺寸较粗、易断裂等不足，提供一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料及其制备方法。该材料包括非晶基体纳米多孔铜复合带材以及负载在其表面的多孔氧化亚铜超细纳米线，即具有多级孔(纳米多孔铜的纳米孔-纳米线之间的微米孔-纳米线上的纳米孔)结构的复合材料。其制备方法是先将制得的非晶合金薄带进行热处理，去除非晶合金薄带内部的残余应力，然后在脱合金工艺时用H₂SO₄浸泡，让纳米多孔铜自氧化形成氧化亚铜位点，以便通过阳极氧化工艺形成氧化亚铜纳米线。最终制得一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料。本发明所制备的复合材料相比目前已报道的，具有更大的比表面积和更多的活性位点。并且更加细密、柔韧的纳米线使其在光催化降解有机染料领域占有独特的结构和性能优势。

本发明的技术方案是：

一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料，该复合材料为薄带，包括非晶基体、覆盖在非晶基体上的纳米多孔铜以及负载在纳米多孔铜表面的多孔氧化亚铜纳米线。其中，该复合材料横断面为5层，中间芯层为非晶基体，中间芯层两侧表面覆盖着纳米多孔铜，以及在两侧纳米多孔铜表面负载着多孔氧化亚铜纳米线。所述的非晶基体为Cu_xZr_yTi_zAl_w合金成分，其中x，y，z，w为原子百分比，45≤x≤50，20≤y≤25，25≤z≤30，5≤w≤10且x+y+z+w＝100；其中单侧纳米多孔铜层厚6～12μm，韧带宽20～40nm，孔径尺寸15～30nm，单侧纳米线层厚3～12μm，纳米线长5～10μm，宽5～10nm，每20～30根纳米线团簇成一束；纳米线上分布着尺寸为0.5～2nm的纳米孔洞。

所述的多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料的制备方法，包括如下步骤：