[发明专利]一种三维Cu/Co3O4多级纳米线阵列及其制备方法和用途

摘要

本发明公开了一种三维Cu/Co₃O₄多级纳米线阵列，通过水热反应使得Co₃O₄纳米线直接生长于泡沫铜基底之上形成多级结构，长在泡沫铜基底上的Co₃O₄纳米线直径<50nm。具体制备方法是将经过表面预处理的泡沫铜置于含有硝酸钴、氟化铵和尿素的混合溶液中，在不同的温度、不同浓度前驱体溶液下采用水热反应法进行反应，从而获得三维的Co₃O₄多级纳米阵列结构，而后在350℃的热处理温度下，经过水热反应的中间体转化成了Co₃O₄，其纳米线的直径<50nm。将该多级纳米阵列结构应用于诸如锂离子电池和锂空气电池等新能源能量存储及转化器件不仅可以得到较高的比容量，还能够明显地改善优化电极的动力学过程。

主权项

1.一种三维Cu/Co3O4多级纳米线阵列的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)将泡沫铜冲压成圆片后，依次置于丙酮和无水乙醇中超声清洗以除去泡沫铜表面的油污，然后用去离子水将其表面冲洗干净；(2)将步骤(1)所得的泡沫铜圆片置于浓盐酸中进行表面腐蚀处理后取出，然后用5％的稀盐酸溶液超声清洗以去除表面颗粒，再用去离子水冲洗干净；(3)将Co(NO3)2水溶液、尿素水溶液、NH4F水溶液混合搅拌后得到混合溶液；(4)将步骤(3)所得的混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬中，将步骤(2)所得的泡沫铜圆片的上端面固定在聚四氟乙烯的内衬上、泡沫铜圆片的下端面与混合溶液的顶部接触，然后将聚四氟乙烯内衬放入不锈钢水热釜中在100‑130℃的温度下进行7‑9h水热反应；(5)将步骤(4)所得中间产物取出置于烧舟中，在空气气氛下升温至340‑360℃后，热处理1.8‑2.2h。