专利名称：一种CuO稻草状纳米结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米结构，具体涉及一种由纳米构造而成的Cu0 稻草状结构以及用水热的方法，在正常的大气压强和没有催化剂的条 件下，在铜片衬底上得到大面积这种结构的制备方法，属于半导体材 料、光电子材料与器件技术领域。技术背景CuO是一种宽禁带半导体，并且具有较大的激子東缚能，在光电 子器件、光催化和太阳能电池中有很大的应用前景，又由于其热稳定 性，高机械强度和化学稳定性等特殊性质，引起了人们对其纳米结构 的场发射特性研究的兴趣。特别是近年来，视频技术的不断进步导致 人们对视觉感受的不断提高。原来的CRT (阴极射线管)及其LCD液晶 显示器凸现出它们的一些弊端，等离子的造价太高的问题，人们对场 发射显示器越来越感兴趣，对其期望值也越来越高，想必在不久的将 来由场发射材料制造的显示设备将大批的普及。所以近来，人们利用 各种方法(固相法、控制双射流的液相沉积技术、喷雾热解法、醇解 法和声化学法等)制备出了各种不同的一维CuO纳米结构，例如纳米 线，纳米带，纳米针，纳米蒲公英，纳米铅笔，纳米棒等，并对这些纳米结构的场发射特性进行了研究，结果表明，具有尖端的那些纳米 结构更容易发射出电子，然而到目前为止，所有的一维纳米结构由于 其表面比较的光滑往往都只能从顶端发射电子，所以多尖端的纳米结 构才能进一步的提高场发射性能的，所以有必要制作一种具有密集尖 端的Cll0纳米结构来作为新 一代的场发射阴极材料。发明内容本发明的目的是提供一种Cu0稻草状纳米结构及其制备方法。 本发明所提供的CuO稻草状纳米结构及其制备方法，在国际上是 首次报道，这种纳米稻草是由多簇CuO纳米线从衬底直接生长而成 的，具有很密集的浓度，并具有比较尖锐的尖端，其长度在为 30-60//m,顶端直径为100-300nm。这种CuO稻草状纳米结构的制备方法，具体工艺如下a) 将铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约lcmx 1. 5cm;b) 取10M/L (摩尔每升)的KOH溶液10-15亳升放入烧杯中；c) 把铜片放入小烧杯中，静置60min-70min;d) 再用量简取15-20毫升浓度为30%双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入烧杯中；e) 反应进行12-13小时后，把表面完全变黑的铜片取出；f) 把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用60 。C-7(TC烘干;g)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜；上述铜片纯度为99%,厚度为0. 1-0. 3mm。所述的K0H纯度为82%产自上海凌锋化学试剂有限公司。所述的双氧水(HA)浓度为30%产自上海凌锋化学试剂有限公司。所述的烘箱为上海 一恒科技公司型号DHG-9075A型。 本发明为一种Cu0纳米稻草状结构。相对于以前合成的纳米结 构，本发明的突出特点是U)生长温度非常低，只需要在室温的情 况下进行，小烧杯中的温度最高也只有5(TC，所以降低了对设备的 要求；(2)压力只需要是常压即可；(3)不需要非常困难的操作，方 法非常的简单；(4)不需要催化剂，节省资源；(5)成本低，重复性 好，而且是大面积的生长。
图1是Cu0稻草状纳米结构的X射线衍射图; 图2a是大量纳米稻草的SEM照片； 图2b是纳米稻草的放大倍数的SEM照片； 图2c是顶端的高放大倍数SEM照片。
具体实施方式
实施例1:l)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约lcmx1. 5cm;2) 取10M/L (摩尔每升)的KOH溶液10毫升放入50亳升的烧杯中；3) 把铜片放入小烧杯中，静置60min;4) 再用量简取15毫升双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水 (浓度30%)滴入烧杯中；5) 反应进行12小时后，把表面完全变黑的铜片取出；6) 把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用60 'C烘干；7) 从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一象一簇的黑色氧化铜。实施例2:1) 把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约lcmx 1. 5cm;2) 取10M/L (摩尔每升)的KOH溶液12亳升放入50亳升的烧杯中；3) 把铜片放入小烧杯中，静置65min;4) 再用量简取15亳升双氧水，然后用滴管勻速逐滴的把双氧水 (浓度30%)滴入小烧杯中；5) 反应进行12小时后，把表面完全变黑的铜片取出；6) 把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用65 'C烘干；7)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。实施例3:1) 把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约lcmx 1. 5cm;2) 取10M/L (摩尔每升)的K0H溶液15毫升放入50亳升的烧杯中；3) 把铜片放入小烧杯中，静置70min;4) 再用量简取20亳升双氧水，然后用滴管句速逐滴的把双氧水 (浓度30%)滴入烧杯中；5) 反应进行13小时后，把表面完全变黑的铜片取出；6) 把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用70 'C烘干；7) 从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一漦一紫的黑色氧化铜。 实施例4:l)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约lcmx 1. 5cm;"取10M/L (摩尔每升)的KOH溶液15亳升放入50亳升的烧杯中；3) 把铜片放入小烧杯中，静置70min;4) 再用量简取15亳升双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水(浓度30%)滴入烧杯中；5) 反应进行12小时后，把表面完全变黑的铜片取出；6) 把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用65 r烘干；7) 从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。上述实例中所得到的氧化铜纳米材料放大后的SEM图片如图2a、 图2b和图2c所示，从图中可以看出，生长出的氧化铜具有密集尖端 的Cu0纳米结构。如图1所示的Cu0稻草状纳米结构的X射线衍射图，从XRD图上 我们可以看出来由于生长在铜衬底上的氧化铜，所以几个主峰是铜 峰，还有由于氧化不彻底的氧化亚铜的峰。剩下均为氧化铜峰，可以 看出氧化铜沿着各个径向生长比较均匀，中间 一 个氧化铜的峰为 (111)径向，因为该方法中氧化铜的择优生长的径向。
权利要求
1. 一种CuO稻草状纳米结构，其特征在于这种纳米稻草是由多簇CuO纳米线从衬底直接生长而成的，具有很密集的浓度，并具有比较尖锐的尖端，其长度为30-60μm，顶端直径为100-300nm。
2、 如权利要求l所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，具体 工艺如下a) 将铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约lcmx 1. 5cm;b) 取10M/L (摩尔每升)的KOH溶液10-15毫升放入烧杯中；c) 把铜片放入小烧杯中，静置60min-70min;d) 再用量简取15-20亳升浓度为30%双氧水，然后用滴管匀速逐 滴的把双氧水滴入烧杯中；e) 反应进行12-13小时后，把表面完全变黑的铜片取出；f) 把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用60 °C-7(TC烘干；g) 从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜；
3、 根据权利要求2所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，其 特征在于铜片的纯度为99%以上，厚度为0. 1-0. 3mm。
4、 根据权利要求2所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，其 特征在于KOH产自上海凌锋化学试剂有限公司。
5、 根据权利要求2所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，其特征在于所述的双氧水(H202 )浓度为30%产自上海凌锋化学试剂 有限公司。
6、根据权利要求2所述的Cu0稻草状纳米结构的制备方法，其 特征在于所述的烘箱为上海一恒科技公司型号DHG-9075A型。
全文摘要
本发明公开了一种CuO稻草状纳米结构及其制备方法，这种纳米稻草是由多簇CuO纳米线从衬底直接生长而成的，具有很密集的浓度，并具有比较尖锐的尖端，其长度在为30-60μm，顶端直径为100-300nm。本发明为一种CuO纳米稻草状结构。相对于以前合成的纳米结构，本发明的突出特点是(1)生长温度非常低，只需要在室温的情况下进行，小烧杯中的温度最高也只有50℃，所以降低了对设备的要求；(2)压力只需要是常压即可；(3)不需要非常困难的操作，方法非常的简单；(4)不需要催化剂，节省资源；(5)成本低，重复性好，而且是大面积的生长。
文档编号C01G3/02GK101264923SQ200810036440
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者晋 吴, 尚德建, 徐建文, 朱自强, 许玉娥, 可 郁 申请人:华东师范大学