[发明专利]一种纳米氧化亚铜光电材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米氧化亚铜光电材料的制备方法，包括：S1：将乙酸铜和葡萄糖粉体溶于无水乙醇中，搅拌均匀，得到蓝色悬浮液A；S2：将蓝色悬浮液A转移至反应容器中，在75℃～85℃条件下密封恒温反应；S3：反应结束后，移出反应容器中的上层清液，取出沉淀物，并用无水乙醇分离2～3次，获得纳米氧化亚铜光电材料的红色粉末，自然干燥保存。与现有技术相比，本发明基于恒温水浴法实现了纳米Cu₂O光电材料的合成，仅采用无水乙醇作为溶剂，并采用乙酸铜作为铜源，无有害气体产生；使用的方法工艺简单、操作方便及环境友好，并且所得产物性能稳定、均一度好、纯度高、粒径小等优势，降低了合成成本，可实现工业化的应用。

技术领域

本发明涉及光电材料的制备方法，尤其是涉及一种纳米氧化亚铜光电材料的制备方法。

背景技术

纳米氧化亚铜(Cu₂O)是新型的可被可见光激发P型半导体材料，其直接禁带宽度为2.17eV，具有无毒、带隙窄、原材料丰富、较高的可见光吸收性能等优点，在异质结太阳能电池、光辅助催化剂等领域有广泛的应用。另外，氧化亚铜也是重要的化工原料。在工业方面，作为一种不可或缺的防腐材料，多用作船舶防污底漆涂料；也被用作玻璃表面改性材料以及有机工业催化剂等。在生物医学方面，起着抑菌杀菌的作用，其作用机理是氧化亚铜中的铜离子透过病原体细胞，使蛋白质变性凝固。纳米级的氧化亚铜因具有量子尺寸效应，其独特的光学、电学及光电化学性质被应用于太阳能电池、传感器、超导体和电致变色等方面。

目前，采用有机溶剂等其它有毒原料制备氧化亚铜的方法已很多，这可能会对环境和城市造成污染，不利于环境可持续发展。而经济、高效、绿色、环保的制备技巧是可持续发展的必要手段。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种纳米氧化亚铜光电材料的制备方法，本发明的Cu₂O纳米晶光电材料基于水浴法获得，反应原料无毒，反应溶剂为无水乙醇。同时，反应过程安全可靠、不释放有害气体；操作方便，合成方法简单，所得反应产物稳定性好、纯度高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中纳米氧化亚铜光电材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将乙酸铜和葡萄糖粉体溶于无水乙醇中，搅拌均匀，得到蓝色悬浮液A；

S2：将蓝色悬浮液A转移至反应容器中，在75℃～85℃条件下密封恒温反应。根据本发明的纳米Cu₂O光电材料的合成方法，当反应温度小于70℃时，大部分反应原料不能完全转化，产品转化率低。因此合成温度范围以75℃-85℃为宜。当反应温度太高，大于85℃，溶剂酒精挥发太快，不利于反应，容易挥发干。在此温度范围内，均能获得较优的纳米晶Cu₂O光电材料，且能保证晶粒的产量。

S3：反应结束后，移出反应容器中的上层清液，取出沉淀物，并用无水乙醇分离2～3次，获得纳米氧化亚铜光电材料的红色粉末，自然干燥保存。

进一步地，S1中加入的乙酸铜和葡萄糖的摩尔比为1:2。

进一步地，S2中反应时间为1～12h。当反应时间小于1h时，大部分反应原料不能完全转化，产品转化率极低，当反应时间大于12h，所得样品尺寸变大。因此合成时间范围以1h-12h为宜。在此时间范围内，均能获得晶型较好的纳米晶Cu₂O光电材料。

进一步地，S2采用水浴加热的形式对反应器进行加热，以此保证温度的均匀性。

进一步地，S2中对反应器进行防水密封，避免水分子进入反应器。

进一步地，S1中搅拌均匀后，使得蓝色悬浮液A的体积与加入的无水乙醇的体积比为4:5。