[发明专利]尺寸可控的AgCuO2纳米材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及尺寸可控的AgCuO₂纳米材料及其制备和应用，纳米材料具体制备过程为：(1)将硝酸银或醋酸银作为银源和二价铜源依次加入纯水中溶解，随后在搅拌条件下加入NH₃H₂O形成混合溶液，并加入碱源使溶液呈强碱性，最后得到稳定透明的深蓝色溶液(2)所得反应溶液，采用电沉积法，通过阳极氧化的方法，反应在一定温度下，在工作电极上通过一定时间的电流，沉积完成后，用去离子水，乙醇反复冲洗，烘干，最后得到AgCuO₂纳米材料。与现有技术相比，本发明的原料成本更低廉，操作简单，反应时间短、温度低，获得的AgCuO₂纳米颗粒尺寸更小，且可直接制备成透明薄膜，具有优异的物理化学性能等。

技术领域

本发明属于p型半导体纳米材料技术领域，涉及一种尺寸可控的AgCuO₂纳米片及其制备。

背景技术

AgCuO₂是由地球中储量丰富且无毒的铜、银及氧元素组成，是一种环境友好的类锰铜矿结构的Ag-Cu多元金属氧化物p型窄带隙半导体材料，禁带宽度为 1.5-2.2eV，具有良好的载流子迁移率、光学透明和良好热稳定性等性能，被广泛应用于p型透明半导体、电池正极材料、光催化、二极管和太阳能电池等领域。然而，目前存在的问题是：(1)要获得纯相的AgCuO₂材料，需要Ag₂Cu₂O₃中间体，因此能耗高、晶粒分散性差；(2)合成的晶粒尺寸过大(微米级别)，比表面积较小，不易成膜，无法充分凸显纳米材料的优势，限制了材料的应用范围。因此，采用低温方法制备晶粒尺寸更小的AgCuO₂纳米颗粒具有重要意义。

AgCuO₂晶体属于单斜晶系，C2/m空间群，由于电子结构的不同，AgCuO₂晶体呈层状结构，其晶体结构类似猛铜矿Cu⁺Mn³⁺O₂，相当于银离子和铜离子分别取代了Cu⁺和Mn³⁺的位置，但AgCuO₂的电子价态结构与猛铜矿Cu⁺Mn³⁺O₂并不完全一样。在AgCuO₂中，Ag和Cu并非呈现单一的+1和+3价，氧化物中Ag、Cu、 O三原子间存在电荷离域现象，Ag和Cu均被部分氧化成高价态，因此，该氧化物可表示成Ag^(1+x)+Cu^(2+y)+O₂，其中x和y的值随制备方法的不同而不同。

常规制备AgCuO₂晶体的方法是通过前驱体Ag₂Cu₂O₃，在制得Ag₂Cu₂O₃的基础上，以过硫酸盐，过臭氧等为氧化剂对Ag₂Cu₂O₃悬浮液进行化学氧化制得 AgCuO₂，但由于化学沉淀法得到的AgCuO₂结晶性不高。人们也通过对Ag₂Cu₂O₃进行电化学氧化制得了AgCuO₂固体。2001年J.Curda等以K₂S₂O₈为氧化剂，分别以Ag₂Cu₂O₃悬浮液以及AgNO₃、Cu(NO₃)₂的碱性水溶液为前驱体，通过化学氧化得到AgCuO₂固体粉末。(J.Curda,W.Klein,and M.Jansen,J.Solid State Chem., 162,220(2001).)