[发明专利]一种铜铁矿结构CuMnO2

说明书

本发明涉及一种铜铁矿结构CuMnO₂粉末及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：将二价铜盐和二价锰盐溶解后，加入柠檬酸和PEG，搅拌溶解后，用NH₃·H₂O调整PH值为2~3，得到反应前驱体；S2：将所述反应前驱体烘干，研磨成粉末后进行退火处理；所述退火处理的过程为：在空气气氛下以5~15℃/min的升温速率升温至900~1200℃，保温4~6h，然后在惰性气氛下于1000~1200℃下保温2~4h，冷却。本发明提供的制备方法周期短、纯度高、适合大量制备便于工业化生产；制备得到的CuMnO₂具有高空穴迁移率、良好光化学稳定性和高导带能。

技术领域

本发明属于铜铁矿结构合成制备领域，具体涉及一种三铜铁矿结构CuMnO₂粉末及其制备方法和应用。

背景技术

三元含铜氧化物( 铜铁矿结构)具有高空穴迁移率、光化学稳定性和高导带能等优点，同时具有特殊的光、电、磁等特性，其在光催化剂、发光二极管、锂离子电池以及荧光材料等方面具有广泛的应用。与大量关于p型铜铁氧化物（如CuAlO₂，CuCrO₂，CuFeO₂和CuGaO₂）的研究相比，CuMnO₂也是具有铜铁矿结构的p型半导体之一，其直接带隙为1.23eV，接近光电化学应用所需的理想值。由于其在碱性电解质中具有良好的化学稳定性及其足够的平带电位，因此它是将光转化为化学能的潜在合适候选者。铜铁矿CuMnO₂材料可用于通过燃料电池，电池装置，电解槽，太阳能水分解等维持能量。

目前的技术制备铜铁矿CuMnO₂的周期长，所需设备昂贵，制备工艺复杂，能耗高，不利于大规模工业化生产。所以急需开发制备铜铁矿CuMnO₂周期短、纯度高、适合大量制备便于工业化生产的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中制备铜铁矿CuMnO₂的方法周期长，成本高，工艺复杂，能耗高，不利于大规模工业化生产的缺陷和不足，提供一种铜铁矿结构CuMnO₂粉末的制备方法。本发明提供的制备方法周期短、纯度高、适合大量制备便于工业化生产；制备得到的CuMnO₂具有高空穴迁移率、光化学稳定性和高导带能。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的铜铁矿结构CuMnO₂粉末。

本发明的另一目的在于提供铜铁矿结构CuMnO₂粉末作为光催化材料在光催化剂、发光二极管、锂离子电池或荧光材料中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种铜铁矿结构CuMnO₂粉末的制备方法，包括如下步骤：

S1：将二价铜盐和二价锰盐溶解后，加入柠檬酸和PEG，搅拌溶解后，用NH₃·H₂O调整PH值为2~3，得到反应前驱体；所述二价铜离子和二价锰离子的摩尔量之和与柠檬酸的摩尔量的比值为1:2~1:1；所述二价铜离子和二价锰离子的摩尔量之和与PEG的摩尔量的比值为100:1~200:1；

S2：将所述反应前驱体烘干，研磨成粉末后进行退火处理；所述退火处理的过程为：在空气气氛下以5~15 ℃/min的升温速率升温至900~1200℃，保温4~6h，然后在惰性气氛下于1000~1200℃下保温2~4h，冷却。