[发明专利]一种氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料及其制备方法

说明书

本发明属于光电材料领域，公开了一种氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料及其制备方法。直接采用Cu片为基底或在非Cu材料基底上生长一层Cu膜，然后采用电场辅助热氧化法加热处理，在基底上得到CuO纳米棒；采用热蒸发法在CuO纳米棒表面制备铜钼氧化物纳米片层，得到所述氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料。本发明制备的CuO纳米棒为单晶，铜钼氧化物纳米片层为纳米晶或单晶；获得了以CuO纳米棒为树干，铜钼氧化物为枝的树枝状形貌；纳米异质结构的高比表面积以及大面积的异质界面等特性有望获得预期的增强或优异的物理化学性能。

技术领域

本发明属于光电材料领域，具体涉及一种氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料及其制备方法。

背景技术

纳米异质结构的成分、形貌和结构等都将影响其电学、光学和磁学等物理和化学性质，其独特的性质和在电池、传感器和电容器等功能器件中的应用价值受到了研究者的广泛关注。特别是一维异质纳米棒/线，其二维受限载流子、高比表面积和异质界面之间的高接触面积等特性使其有可能出现预期的增强或优异的性能。但是，目前大部分纳米异质结构都是通过化学法合成的，存在步骤多、工艺复杂和环境污染等问题。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料的制备方法。本发明通过结合溅射沉积、热氧化和热蒸发法，成功在不同基底上制备了基于一维氧化铜(CuO)纳米棒，并以铜钼氧化物为第二相的纳米异质结构材料。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)直接采用Cu片为基底或在非Cu材料基底上生长一层Cu膜，然后采用电场辅助热氧化法加热处理，在基底上得到CuO纳米棒；

(2)采用热蒸发法在CuO纳米棒表面制备铜钼氧化物纳米片层，得到所述氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料。

进一步地，步骤(1)中Cu片基底在使用前经砂纸打磨再超声清洗的方式去除Cu片表面的氧化层和污染物。

进一步地，步骤(1)中非Cu材料基底包括但不限于Si片、玻璃、Al₂O₃基片、泡沫镍。更优选为Si片。

进一步地，步骤(1)中所述在非Cu材料基底上生长一层Cu膜采用溅射沉积方法制备，具体条件为：以纯Cu为靶材，本底真空度：2～4×10^-4Pa，氩气气氛，溅射压力：0.3～0.7Pa，室温沉积，溅射功率：100～200W；Cu膜的厚度为1～10μm。

进一步地，所述非Cu材料基底是指Si片基底，在溅射沉积Cu膜之前，预先溅射沉积一层Cr作为缓冲层。

进一步地，步骤(1)中所述电场辅助热氧化法加热处理的条件为：热氧化温度：300～450℃，时间：4～24h，空气气氛，电场强度：0～16667V m^-1，电场方向向上。

进一步地，步骤(2)中所述热蒸发法在CuO纳米棒表面制备铜钼氧化物纳米片层的具体过程为：将Mo片经砂纸打磨、超声清洗、干燥后置于加热板上，然后将含有CuO纳米棒的基底悬空倒置于Mo片上方2～10mm，在空气气氛下加热Mo片温度至400～500℃，进行热蒸发沉积0.5～32h，在CuO纳米棒表面制备得到铜钼氧化物纳米片层。

一种氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料，通过上述方法制备得到。

进一步地，所述氧化铜/铜钼氧化物纳米异质结构材料是以CuO纳米棒为树干，铜钼氧化物纳米片层为枝的树枝状形貌；其中CuO纳米棒的直径为20～200nm，铜钼氧化物纳米片层的晶粒尺寸为5～200nm。