[发明专利]一种氧化铜纳米片的制备方法

说明书

本发明公开一种氧化铜纳米片的制备方法，获得厚度均匀的氧化铜纳米片，厚度在20nm左右。并且所用原料药剂安全易得，所有制备流程安全可靠，均在温和条件下进行反应制备，氧化铜纳米片的带隙可以通过温和的氧化热处理控制在1.5～1.86eV的范围内，可广泛用于光催化。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种氧化铜纳米片的制备方法。

背景技术

氧化铜是近年来备受关注的纳米半导体材料之一，属于典型的P型金属半导体，结构为底心单斜，是高温超导和巨磁阻的重要材料。基于它的光敏性和光化学性能，氧化铜也是潜在的太阳能电池和锂离子电池阳极材料，并广泛应用在气体传感器、催化光敏器件、气体传感器、磁存储设备等领域。为了提高材料性能，纳米级的氧化铜材料和器件近年来受到广泛关注，已合成出具有规则结构的氧化铜材料如：纳米线、纳米棒、纳米圆盘、纳米片、纳米球等。

传统氧化铜二维纳米片制备方法使用原子沉积法(ALD)，将铜原子高温气化，再一层层沉积在模板上，最后去除模板，得到氧化铜二维纳米片，该方法工艺复杂，且反应温度高于900℃，反应条件不温和，制备出来的氧化铜二维纳米片厚度不均匀，造成其化学特性不稳定。而改进而来的水热法，反应温度也高于120℃，并且需要在反应釜中加压制备，反应条件不温和并且反应结果难以控制。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明目的在于提供一种氧化铜纳米片的制备方法，该方法制备工艺简单，反应条件温和，制备的氧化铜纳米片厚度均匀，化学特性稳定。

为了实现发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种氧化铜纳米片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1.取氢氧化钠NaOH和十六烷基三甲基溴化铵CTAB，质量比为7：1—4：1，将混合物溶解在过量去离子水中，在30-60r/min的搅拌速率下升温至60-85℃，形成碱性溶液；

2.硝酸铜(II)三水合物Cu(NO₃)₂添加到过量去离子水中，搅拌均匀形成硝酸铜溶液；

3.将步骤2种含有硝酸铜的溶液逐渐添加到步骤1的碱性溶液中，最终控制NaOH的最终浓度为2.5-4mol/L，CTAB的最终浓度为50-80mmol/L，Cu(NO₃)₂的最终浓度为10-15mmol/L；

4.将混合溶液在30-70℃的恒温下保持0.5-2h，硝酸铜和氢氧化钠吸附在CTAB上，发生如下反应：

Cu(NO₃)₂+2NaOH→2NaNO₃+Cu(OH)₂

氢氧化铜沉淀逐渐沉积在模板CTAB上，因此氢氧化铜沉淀厚度均匀；然后过滤取出沉淀物，用过量去离子水和乙醇洗涤黑色沉淀，将CTAB洗去；

5.将清洗后的沉淀物在220-280℃的环境下煅烧，氢氧化铜转化为氧化铜，形成厚度均匀的氧化铜纳米片。

步骤1中过量去离子水为混合物质量10倍以上。

步骤2中过量去离子水为硝酸铜(II)三水合物Cu(NO₃)₂质量的300％以上。

采用本方法可获得如下有益效果：获得厚度均匀的氧化铜纳米片，厚度在20nm左右。并且所用原料药剂安全易得，所有制备流程安全可靠，均在温和条件下进行反应制备，氧化铜纳米片的带隙可以通过温和的氧化热处理控制在1.5～1.86eV的范围内，可广泛用于光催化。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

实施例1