专利名称：一种制备氧化亚铜纳米柱阵列的方法
技术领域：
本发明属于纳米材料制备技术领域，尤其是提供了一种制备氧化亚铜纳米柱阵列的方法。
背景技术：
氧化亚铜(Cu2O)是一种p型半导体，禁带宽度约2.0eV，是少有的能被可见光激发的半导体材料，广泛地应用于太阳能电池、气体净化、废水处理、杀菌、除臭、农药以及船舶防污涂料等领域，也是石油化工行业中常用的催化剂。当Cu2O的尺寸降低到纳米量级以后，因其具有较大的比表面积和优良的表面物理化学性质使得它在太阳能电池、微电子器件、气体催化、气体传感器等方面具有巨大的应用前景。目前已经有不少关于Cu2O纳米结构的报道，如Nikesh等采用电化学方法制备出不同直径的Cu2O纳米颗粒[V.V.Nikesh，A.B.Mandale，K.R.Patil，Shailaja Mahamuni，Materials Research Bulletin，40(2005)694-700]，M.Z.Wei等采用水热合成的方法获得Cu2O纳米柱[M.Z.Wei，N.Lun，X.C.Ma，S.L.Wen，Materials Letters，61(2007)2147-2150]，余颖等采用化学沉淀方法制备出稳定的Cu2O晶须[余颖，杜飞鹏，杨胜钧，李家麟，专利号03128315.2]，王文忠等采用还原法获得Cu2O纳米线[王文忠，王广厚，专利号02137806.1]。但是，截至目前，尚未见到关于Cu2O纳米柱阵列的报道，本发明在国际上首次采用极其简单的将铜片低温热蒸发的方法成功制备出大面积Cu2O纳米柱阵列。本发明不需要复杂的工艺设备，只需简单的管式炉即可，而且操作工艺简单，成本也很低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备氧化亚铜纳米柱阵列的方法，采用Cu衬底制备出Cu2O纳米柱阵列，并实现低温条件下阵列的大面积可控制备。
本发明采用热蒸发的方法基于Cu衬底制备出Cu2O纳米柱阵列，纳米柱为立方结构，直径为纳米量级。
实现本发明的技术方案包括以下步骤(1)将Cu片分别在盐酸(体积分数为5～7％)和丙酮中清洗10～15min，用去离子水冲洗干净后再用吸耳球将Cu片吹干。
(2)将清洗后的Cu片放置在水平管式炉中，通入3～5ml/min的空气。
(3)将管式炉以8～10℃/min的速度升温至335～345℃，保温120～150min后自然冷却，即可获得所需的产物。
本发明的优点本发明不需要复杂的真空系统，只需在有微弱气流的空气中加热Cu衬底即可获得Cu2O纳米柱阵列。采用的方法简单易行，成本很低，是一种环保的制备方法。
与一般的气相沉积方法相比，大大降低了合成温度，在340℃左右即可获得Cu2O纳米柱阵列。
本发明提供的方法可以在Cu金属衬底上制备出大面积的Cu2O纳米柱阵列，这种方法对于合成其他准一维金属氧化物纳米阵列具有借鉴意义。
图1Cu2O纳米柱阵列的扫描电镜照片，可以观察到Cu衬底表面形成大面积的Cu2O纳米柱阵列。
图2Cu2O纳米柱阵列的X射线衍射图谱。
图3Cu2O纳米柱阵列的能谱。
具体实施例方式
以下实验条件获得的Cu2O纳米柱阵列的形貌最好、产率最高(1)将Cu片分别在盐酸(体积分数为5％)和丙酮中清洗10min，用去离子水冲洗干净后再用吸耳球将Cu片吹干。
(2)将清洗后的Cu片放置在水平管式炉中，通入5ml/min的空气。
(3)将管式炉以10℃/min的速度升温至340℃，保温120min后自然冷却，即可获得所需的产物。
图1为本发明所制备出的产物的扫描电镜图谱，由图可知，获得产物的产率很高，Cu衬底上沉积有大面积取向单一的Cu2O纳米柱，纳米柱的直径约300～400nm。图2为Cu2O纳米柱阵列的X射线衍射图谱，产物为立方结构，(110)、(111)、(200)、(220)对应于Cu2O的晶面，图中标有“”的为Cu的衍射峰，该信号来源于铜衬底。图3为Cu2O纳米柱阵列的能谱图，说明产物只有Cu和O两种元素组成。
权利要求
1.一种制备氧化亚铜纳米柱阵列的方法，其特征在于，工艺步骤为(1)将Cu片分别在盐酸和丙酮中清洗10～15min，用去离子水冲洗干净后再用吸耳球将Cu片吹干；(2)将清洗后的Cu片放置在水平管式炉中，通入3～5ml/min的空气；(3)将管式炉以8～10℃/min的速度升温至335～345℃，保温120～150min后自然冷却，获得所需的产物。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，盐酸的体积分数为5～7％。
全文摘要
一种制备氧化亚铜纳米柱阵列的方法，属于纳米材料制备技术领域。工艺步骤为将Cu片分别在盐酸和丙酮中清洗10～15min，用去离子水冲洗干净后再用吸耳球将Cu片吹干；将清洗后的Cu片放置在水平管式炉中，通入3～5ml/min的空气；将管式炉以8～10℃/min的速度升温至335～345℃，保温120～150min后自然冷却，获得所需的产物。优点在于，不需要复杂的真空系统，只需在有微弱气流的空气中加热Cu衬底即可获得Cu
文档编号B82B3/00GK101074108SQ20071011880
公开日2007年11月21日 申请日期2007年8月14日 优先权日2007年8月14日
发明者常永勤, 王际, 张寅虎 申请人:北京科技大学