[发明专利]一种纳米多孔铜负载超细氧化铜纳米线复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明为一种纳米多孔铜负载超细氧化铜纳米线复合材料及其制备方法和应用。该材料为棒材，包括非晶基体、覆盖在非晶基体上的纳米多孔铜以及负载在纳米多孔铜表面的超细氧化铜纳米线；所述的非晶基体为Cu_xZr_yAl_z合金成分，其中x，y，z为原子百分比，45≤x≤50，45≤y≤50，5≤z≤10，且x+y+z＝100；其中纳米多孔铜层厚85～135μm，韧带宽118～138nm，孔径尺寸30～100nm，纳米线长4～10μm，宽5～15nm，每20～30根纳米线团簇成一束。本发明首次发明在纳米级尺寸基体上构建氧化铜纳米线。纳米线状氧化铜与纳米多孔铜金属表面紧密结合，使制备的材料更加高效地光催化降解有机染料。

主权项

1.一种纳米多孔铜负载超细氧化铜纳米线复合材料，其特征为该材料为棒材，包括非晶基体、覆盖在非晶基体上的纳米多孔铜以及负载在纳米多孔铜表面的超细氧化铜纳米线；所述的非晶基体为CuxZryAlz合金成分，其中x，y，z为原子百分比，45≤x≤50，45≤y≤50，5≤z≤10，且x+y+z＝100；其中纳米多孔铜层厚85～135μm，韧带宽118～138nm，孔径尺寸30～100nm，纳米线长4～10μm，宽5～15nm，每20～30根纳米线团簇成一束；所述的纳米多孔铜负载超细氧化铜纳米线复合材料由以下方法制得，包括以下步骤：第一步，制备非晶合金棒材按目标成分称取纯Cu、纯Zr和纯Al；清洗后放入真空电弧熔炼炉中熔炼制得Cu‑Zr‑Al合金锭，打磨、清洗后置于石英试管内，将石英试管放入真空甩带机中感应线圈内固定，在高纯氩气保护下进行感应熔炼，将熔融的金属液吹入铜模中，使其凝固形成非晶合金棒材；其中：熔炼及甩带真空度为9×10‑4Pa；吹铸压力为0.5～2.0MPa；铜模孔直径为1～3mm；制得的非晶合金试棒直径为Ф0.9～2.9mm，长度为30～70mm；第二步，脱合金处理制备纳米多孔铜金属将上一步得到的非晶合金棒材置于HF腐蚀液中浸泡1～3天，得到纳米多孔铜金属；腐蚀温度为298K恒温，HF腐蚀液浓度为0.05～0.5M；第三步，阳极氧化制备纳米多孔铜负载超细氧化铜纳米线复合材料将铂电极作为阴极，上一步制得的纳米多孔铜金属作为直流电源阳极，进行阳极氧化，使其表面生成氢氧化铜纳米线，得到纳米多孔铜负载超细氢氧化铜纳米线复合材料；将制得的复合材料置于真空干燥箱中于50～150℃煅烧1.0～3.0h，从而制得纳米多孔铜负载超细氧化铜纳米线复合材料；其中，阳极氧化反应中，电解液为浓度0.1～0.6M的KOH溶液，电流密度0.5～10mA cm‑2，反应时间5～180min，反应温度20～30℃；所述的纯Cu、纯Zr和纯Al的纯度均为质量分数为99.99％。