[发明专利]一种液态金属镓表面生成铜枝晶的方法

说明书

本发明涉及一种液态金属镓表面生成铜枝晶的方法，属于铜枝晶制备技术领域。本发明将液态金属镓滴入铜反应体系中形成置换还原反应体系，在温度29～100℃下置换还原反应10～30min得到镓表面生长的铜枝晶，其中铜反应体系为固体铜‑盐酸混合体系或铜盐‑硫酸混合体系，铜反应体系中盐酸浓度和硫酸浓度为0.01～1mol/L。本发明铜枝晶呈树叶状且高度对称，高密度的角和边，具有很大的比表面积，形貌良好，防止氧化，可应用于催化、超疏水材料、超导电材料等领域。

技术领域

本发明涉及一种液态金属镓表面生成铜枝晶的方法，属于铜枝晶制备技术领域。

背景技术

铜的电导率与银的电导率相当，比金的电导率高40％；然而金属铜容易氧化的固有特性被认为是合成铜纳米结构的制约因素，在铜纳米结构的合成过程中，利用保护涂层、配体、表面活性剂可有效减轻氧化的问题。

目前纳米铜已经通过各种途径制备：传统的电化学沉积法、水热合成法以及化学沉积法等。但在这些合成路线中，容易导致纳米铜枝晶氧化。为了防止铜枝晶氧化采取的制备方法有：通过液相两步还原法，首先采用葡萄糖预还原制得氧化亚铜，然后选用其它还原剂进行二次还原制得铜枝晶；在有机溶剂体系下通过电化学法制备；以及在生成的铜枝晶表面涂覆一层抗氧化剂或者液体石蜡作为溶剂和还原剂，将铜盐先驱物分散在液体石蜡中，搅拌下加入表面活性剂，在N₂保护下，进行热处理2-4h，静置，离心得到产物，后由石油醚，蒸馏水和无水乙醇交替洗涤。这些制备方法过程复杂，制备成本高，不好控制形貌。

发明内容

针对现有铜枝晶的制备中易氧化的问题，本发明提供一种液态金属镓表面生成铜枝晶的方法，即在液态金属镓表面生长铜枝晶，可有效预防氧化，有效控制均一形貌。

一种液态金属镓表面生成铜枝晶的方法，具体步骤如下：

将液态金属镓滴入铜反应体系中形成置换还原反应体系，在温度29～100℃下置换还原反应10～30min得到镓表面生长的铜枝晶，其中铜反应体系为固体铜-盐酸混合体系或铜盐-硫酸混合体系，铜反应体系中盐酸浓度和硫酸浓度均为0.01～1mol/L。

所述固体铜-盐酸混合体系中固体铜为纯铜或铜合金，铜合金为黄铜、紫铜、白铜或青铜。

进一步的，所述铜反应体系为固体铜-盐酸混合体系时，以置换还原反应体系的质量为100％计，固体铜占10～20％，盐酸溶液占60～80％，镓占10～15％；置换还原反应体系中镓与固体铜之间形成原电池。

所述铜盐-硫酸混合体系中铜盐为CuSO₄，铜盐浓度为0.1～1mol/L。

进一步的，所述铜反应体系为铜盐-硫酸混合体系时，以置换还原反应体系的质量为100％计，镓占10～15％。

本发明的有益效果是：

(1)本发明利用液态镓将置换铜反应体系中的铜置换出来，在镓液表面对称规律沉积形成相同形貌和高度对称的树叶状铜枝晶；

(2)本发明的铜枝晶具有规则形貌，由均匀的树叶状铜晶单元组成，比表面积大，形貌良好，防止氧化，可应用于催化、超疏水材料、超导电材料等领域。

附图说明

图1为实施例1铜枝晶的扫描电镜图；

图2为实施例2铜枝晶的扫描电镜图；

图3为实施例3铜枝晶的扫描电镜图；

图4为对比例铜枝晶的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1：一种液态金属镓表面生成铜枝晶的方法，具体步骤如下：