一种氧化亚铜纳米线材料的制备方法与流程

本发明属于纳米材料及化工材料技术领域，具体涉及氧化亚铜纳米线材料的制备方法。

背景技术：

纳米氧化亚铜以其低毒性、低成本以及优异的特性，在能源和环境领域受到了极大的认可，是一种极具发展前景的半导体材料。其禁带宽度介于2.0～2.2eV之间，具有活性的空穴-电子对和良好的催化活性，可吸收绝大多数可见光，在光催化、光电转换、传感器、超级电容器、染料敏化太阳能电池、锂离子电池、污水处理等领域都有极大的应用前景。

纳米氧化亚铜材料包括氧化亚铜纳米颗粒(包括立方体，八面体，十二面体，十四面体)、氧化亚铜纳米线、氧化亚铜纳米管、氧化亚铜薄膜等。氧化亚铜纳米线由于其特殊的几何形状、大的长径比以及纳米材料所具有的量子尺寸效应、表面效应，已引起人们的广泛关注。其常见的制备方法主要液相合成法、电化学模板法等。大多数得到的氧化亚铜纳米线长径比较低，形貌难以控制，制备工艺复杂，因此较难大量生产。[(1)[66]Oh J,Tak Y,Lee J.Electrochemically Deposited NanoColumnar Junctions of Cu₂O and ZnO on Ni Nanowires[J].Electrochemical and Solid-State Letters,2005,8(6):C81-C84.(2)刘传银,胡军福,李学强.纳米氧化亚铜的制备及其电化学性质[J].化学研究,2005,16(4):55-57.]

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有氧化亚铜材料制备工艺复杂，技术难度大的问题，提出一种工艺简单、成本低廉的氧化亚铜纳米线材料的制备技术。

本发明以纳米多孔铜为基板，采用在有机溶剂醇中浸泡的方式，促使氧化亚铜定向生长，获得具有高催化性能的纳米氧化亚铜线材料。具体制备步骤如下所述：

将富Cu合金带材加入至HF溶液中，水浴加热至25-70摄氏度，制备纳米多孔铜；将脱合金化制得的纳米多孔铜浸泡在有机溶剂醇中，生成氧化亚铜纳米线。

进一步的，HF溶液的浓度在0.01-0.2M。

进一步的，纳米多孔铜在需要在有机溶剂醇中浸泡1-4天。

进一步的，富Cu合金带材为包括非晶合金和晶态合金。

进一步的，富Cu合金带材的Cu的原子分数在20-70％，确保纳米多孔结构的形成。

进一步的，富Cu合金带材的材料为Ti-Cu、Zr-Cu、Al-Cu、Mn-Cu、Ag-Cu机合金带材

进一步的，富Cu合金带材制备步骤具体如下：按合金成分进行电弧熔炼，获得母合金锭。将破碎后母合金加热至熔融状态，在惰性气体高纯度氩气的保护下，将熔融合金吹至高速旋的铜棍表面，使熔融合金获得快速冷却凝固得到合金带材。

进一步的，上述的使用的有机溶剂醇为无水乙醇。

本发明相对于现有技术相比，具有显著优点如下：1、制备工艺简单，成本低廉；2、不需要大量的化学药剂，无污染；3、光催化性能好。4、该具有纳米多孔铜基底的Cu₂O纳米线拥有广泛的应用前景，

附图说明

图1为实施例氧化亚铜纳米线的XRD图谱。

图2为实施例氧化亚铜纳米线的SEM图像。

图3为实施例的更高分辨的氧化亚铜纳米线的SEM图像。

具体实施方式

下面通过一则实施实例进一步描述本发明提出的氧化亚铜纳米线的制备方法。

选取块体高纯金属作为原材料，其中，Ti为99.9％(质量分数，下同)，Zr为99.99％，Cu为99.99％，Ni为99.99％，Sn为99.999％。按Ti_40.6Zr_9.4Cu_40.6Ni_6.3Sn_3.1的原子分数配料，然后将所称配料放入乙醇中并用超声波清洗器清洗5分钟。使用电弧熔炼炉在高纯氩气保护下熔炼制备母合金，一般要熔炼4次左右以保证母合金的成分均匀。将获得的的母合金破碎后打磨、清洗，取5g左右放入石英管内，通过单辊旋淬设备在高纯氩气保护气氛中制备出厚30μm、宽1mm的Ti_40.6Zr_9.4Cu_40.6Ni_6.3Sn_3.1非晶薄带。取1mm宽20mm长的非晶薄带浸泡在60mL 0.1mol/L的HF溶液中，并通过水浴保持温度在60℃，6h后，即可得到纳米多孔铜。将纳米多孔铜先后浸泡在去离子水和无水乙醇中反复清洗，最后在25℃无水乙醇中浸泡3天，即可在纳米多孔铜基底表面生长出长径比大于10的Cu₂O纳米线。通过XRD、SEM对样品的形貌进行表征。

如图1为脱合金样品经无水乙醇浸泡后的XRD图谱。研究表明材料中不仅含有纳米多孔铜基底，还有氧化亚铜。

如图2为脱合金样品经无水乙醇浸泡后的的典型SEM图像，说明氧化亚铜纳米线紧贴在纳米多孔Cu表面无序生长，长度超过1μm。

如图3为更高分辨率下氧化亚铜纳米线材料的SEM图像，显示氧化亚铜纳米线的宽度只有20nm左右，长度已超出成像范围。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细的工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明原始合金和纳米多孔铜制备方法及类似有机溶剂浸泡的等效替换等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。