[发明专利]一种氢氧化铜纳米带取向薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种氢氧化铜纳米带取向薄膜的制备方法，将0.002~0.008mol三水硝酸亚铜和5~15mL聚乙二醇混合均匀溶解，再加入1~5g氢氧化钠颗粒后搅拌反应2~10h，形成蓝色悬浮液；再用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤，去除杂质，并溶解在高纯度乙醇溶液中，得到氢氧化铜沉淀；将不同浓度1~10mol/mL的前驱体溶液以100~1000μL/min的速度注射到水溶液中，形成取向薄膜，然后转移到基片上，并在40~60℃真空干燥箱中烘干。本发明制备的氢氧化铜纳米带取向薄膜表面均匀，纳米带排列较一致，取向度较高，为有机、无机和有机无机杂化取向薄膜的制备方法开辟了新的可能性。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体的是涉及一种氢氧化铜纳米带取向薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，由有机、无机和有机无机杂化材料组成的取向薄膜材料得到广泛的研究，由于其良好的物理和化学性质，可应用于物质的分离、电子、光学和器件设备等多个方面。通常，有机取向薄膜可通过机械剪切、溶液提拉和熔融拉伸等方法获得，但都存在一定的缺陷，机械剪切不易制备表面均匀和取向一致的薄膜，溶液提拉的不稳定性使薄膜的取向度较低，熔融拉伸难以制备高熔点和刚性强的有机取向薄膜。目前，取向薄膜还可以通过液相外延法、化学气相沉积、物理气相沉积法、原子层沉积、基板种子异质外延、自下而上模块化组装、旋涂技术和电化学制造等方法制备得到。尽管通过这些方法可以获得高质量的取向薄膜，但它们需要高能量工艺和独特的基板，这限制了材料选择的多功能性。

过渡金属氢氧化物的纳米材料，有两大基本结构特征：（1）在相对较低的温度下，通过表面拓扑变换转化为金属氧化物来保持其结晶方向；（2）其表面上具有大量长程周期性的羟基。因此，通过拓扑变换从取向的金属氢氧化物膜可以获得取向的金属氧化物膜。选择这样的金属氢氧化物材料，合成简单、价格低廉、形貌多样、结构可控、性能优越，可以沉积在硅单晶、塑料和玻璃等等基板上，解决了基材选择单一性问题，同时可利用其表面上的羟基与MOF等材料进行异质外延生长，获得高质量、高取向性的薄膜，为有机物，无机物和有机无机杂化材料组成的取向薄膜开辟新的可能性。氢氧化铜作为其中的一种金属氢氧化物，是一种斜方晶系的层状材料，目前已经制备出棒状、线状、带状、管状和球状等多种形态，应用于医药、催化、添加剂、染料和农药等各个领域，近年来，又在能量储存和传感器的研究中得到广泛关注。现如今，可通过湿化学法（共沉淀）、前驱体法、模板法和铜箔氧化法等等制备得到各种形貌的氢氧化铜纳米材料。氢氧化铜纳米颗粒受到表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应等的影响，难以在液相中形成取向性良好的薄膜，而氢氧化铜纳米带纵横比高，可以阵列在液相中然后沉积在不同的基板上得到取向薄膜。

因此，开发出一种氢氧化铜纳米带取向薄膜材料，对提高薄膜取向性、解决基板选择性以及进一步异质外延生长至关重要。本发明严格控制实验条件，得到取向性良好的氢氧化铜纳米带取向薄膜。本发明制备方法简单，成本较低，薄膜取向性良好，有望在电子设备等领域得到应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种操作简单，成本较低，取向度较高的氢氧化铜纳米带取向薄膜的制备方法，提高在电子设备领域的应用效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种氢氧化铜纳米带取向薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：

1）制备前驱体溶液：

将0.002~0.008mol三水硝酸亚铜溶解在去离子水溶液中，加入5~15mL的聚乙二醇，待均匀溶解之后，在该混合溶液中加入1~5g氢氧化钠颗粒；

在室温下搅拌反应2~10h，形成蓝色悬浮液；

分别用蒸馏水和无水乙醇在离心机中多次洗涤，去除杂质；

将上述得到的物质溶解在高纯度乙醇溶液中，得到所述氢氧化铜前驱体溶液。；

2）制备取向薄膜：