[发明专利]一种利用电化学方法单步制备三角形铜纳米片的方法

说明书

本发明公开了一种利用电化学方法单步制备三角形铜纳米片的方法。其步骤为：S1、准备电解反应池，包括培养皿、阴极载板、阳极探针和稳压直流电源；S2、将铜片生长基底置于阴极载板上，将阴极载板置于培养皿底部，将CuSO₄电解液倒入培养皿中，将阳极探针正对铜片生长基底中心垂直插入电解液中并距铜片生长基底一段距离，将稳压直流电源的阳极与阳极探针连接，阴极与阴极载板连接；S3、调节温度，通电进行电解，一段时间后即在铜片生长基底上表面生长出三角形铜纳米片。该方法通过电化学方法单步合成三角形铜纳米片，原料廉价易得，制备工艺简单，且不额外引入添加剂，所得铜纳米片纯度高，尺寸可任意调控，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及电化学合成纳米材料技术领域，具体涉及一种利用电化学方法单步制备三角形铜纳米片的方法。

背景技术

近年来，由于纳米材料的小尺寸效应、比表面积大、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得它们在磁、光、电、热等方面呈现出很多常规材料不具备的特性，受到了人们的广泛关注，在电子材料、光学材料、催化、磁性材料、生物医学材料等方面有广阔的应用前景。

作为纳米材料的重要组成部分，金属纳米材料如金、银、铜等以其优异的性能在许多领域的研究和应用中有着重要作用。与金、银等纳米材料相比，铜纳米材料因其价格低廉，且具有良好的延展性、导热率和导电率，在电学、力学、磁学等方面都能表现出优良的性能，也使其在润滑、催化、导电领域都有着广泛的应用。

铜纳米材料的研究已开展很多时间，形成了许多制备方法，如水热法，还原法，紫外光照射法，电化学合成、气相沉积法、软硬模板法、反相胶束法等。目前也已成功制得了多种形貌结构的铜纳米材料，如纳米颗粒、纳米线、纳米方体、纳米棒、纳米板等，但对纳米片等二维结构方面的报道较少。

金属纳米片是一种具有二维各向异性特点的纳米结构，由于它优越的光学特性及在表面等离子体和导电导热传感中的潜在应用使得它在最近几年受到了格外关注。但由于金属具有很强的偏向三维密排趋势而进行三维生长成为三维颗粒的特性，因此，要想得到二维结构的铜纳米片具有很大的挑战，尤其是在溶液相中的制备更是困难。

现有技术中，中国专利(申请号：201910282722.3，专利名称：一种三角片形状的单质铜纳米片及其制备方法)公开了一种三角片形状的单质铜纳米片及其制备方法，提出了通过水热法制备三角形铜纳米片的制备方法，但需要配置多种溶液及进行多个步骤，较为繁琐，不能单步简单合成。如何通过简单方法制备得到三角形铜纳米片，是本发明致力要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用电化学方法单步制备三角形铜纳米片的方法。该方法通过电化学方法单步合成三角形铜纳米片，原料廉价易得，制备工艺简单，相对其他制备方法大大降低了步骤繁琐度，且不额外引入添加剂，所得铜纳米片纯度高，尺寸可任意调控，具有广泛的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种利用电化学方法单步制备三角形铜纳米片的方法，包含如下步骤：

S1、准备电解反应池，电解反应池包括培养皿、阴极载板、阳极探针和稳压直流电源；

S2、将铜片生长基底置于阴极载板上，将阴极载板置于培养皿底部，然后将CuSO₄电解液倒入培养皿中，将阳极探针正对铜片生长基底中心垂直插入电解液并距铜片生长基底一段距离，将稳压直流电源的阳极与阳极探针连接，阴极与阴极载板连接；

S3、调节电解反应池温度，开启稳压直流电源通电进行电解，通电一段时间后即在铜片生长基底上表面生长出三角形铜纳米片。

按上述方案，所述步骤S2中，CuSO₄电解液浓度为50～150g/L。

按上述方案，所述步骤S2中，阳极探针与铜片生长基底之间的距离为6～10mm。