专利名称：一种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备方法，具体涉 及一种由纳米构造而成的Cu树枝状结构以及用电镀的方法，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。
背景技术：
由于纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观 量子隧道效应等独特的物理及化学性质.使得纳米材料的制备成为当 前材料研究的一个热点。而纳米铜粉由于尺寸小、比表面积大、表面 活性中心数目多、电阻小、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特点， 使之应用非常广泛。它是一种优良的催化剂弓l、润滑剂，并作为导 电填料被广泛应用于研制电磁屏蔽材料和导电涂料中。因此，研制纳 米铜有重要的理论意义和实用价值。所以近来，人们利用各种方法(固 相法、水热合成等)制备出了各种不同的一维CuO米结构，例如纳米 线，纳米花，纳米棒等，并对这些纳米结构的场发射特性进行了研究， 然而到目前为止，所有的一维纳米结构基本都是用的热蒸发或者水热 合成的方法制备的，而很少运用电镀的方法制备得到Cu的纳米结构。电镀方法生长的纳米材料均匀一致，而且面积大，为实现自组装功能 纳米材料结构提供了一种新的方法。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备 方法。以解决现有技术的上述问题。
本发明所提供的Cu树枝状单晶纳米材料，在国际上是首次报道， 这种树枝状Cu是由Cu纳米棒沿不同方向再生长而成，具有很密集的 浓度，其长度在一般为10—20他，尖端直径一般在30-50nm左右。
这种Cu树枝状单晶纳米材料的制备方法，其具体工艺如下
1) 将铜片(表面积大约1.5cm2)打磨，用30%盐酸浸泡8-10分钟， 再放人丙酮中超声，得到的纯净铜片做为阳极；
2) 将ITO导电玻璃(表面积大约1. 6cm2)用0. lmol/L的NaOH清洗 8-10分钟，再放入丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；
3) 电解液为0. 5mol/L的Cu(N03)2和1. Omol/L的拧檬酸，柠檬酸 用来调节ra为1.5-2;在电压为0.8-1V进行电镀；
4) 1. 5-2. 5h后，取出ITO导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡 红色的附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。
所述的铜片纯度为99%，厚度为0. 1-0. 3mm; ITO导电玻璃厚度为 0. 4-0. 5mm。
所述的Cu(N03)2和柠檬酸纯度为99%产自上海凌锋化学试剂有限 公司。所述的电镀设备，它是自己实验室搭建的一个小型设备。电压范 围1-20V;电解槽为玻璃烧杯，为了控制其电流密度，我们串联了
一个1K的电阻，整个装置被密封在一个玻璃罩中。
相对于以前合成的纳米结构，本发明的突出特点是(l)方法新 颖，大部分的Cu纳米结构都是通过热蒸发或者水热合成的，而本发
明是用的电镀的方法；(2)形貌新颖，金属Cu的纳米线，纳米棒等 结构被大量合成，而制备树枝状Cu纳米结构还很少见(3)设备简单， 一般实验室设备都能达到要求；(4)不需要非常困难的操作，方法非 常的简单；(5)不需要催化剂，节省资源；(6)成本低，重复性好， 而且是大面积的生长。
图1是大量树枝状Cu纳米结构的SEM图2是树枝状Cu纳米结构的TEM图3是树枝状Cu纳米结构的X射线衍射图。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的特点。 实施例1
这种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备方法，其具体工艺如下 1)将铜片(表面积大约1. 5cm2)打磨，用30%盐酸浸泡8分钟，再放 人丙酮中超声，得到的纯净铜片做为阳极；2) 将ITO导电玻璃(表面积大约1. 6cm2)用0. lmol/L的NaOH清洗 8分钟，再放入丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；
3) 电解液为0. 5mol/L的Cu(N0丄和1. 0mol/L的柠檬酸，柠檬酸 用来调节PH为1.5;在电压为0.8V进行电镀；
4) 1. 5h后，取出IT0导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡红色 的附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。
实施例2
这种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备方法，其具体工艺如下
1) 将铜片(表面积大约1.5cm2)打磨，用30%盐酸浸泡10分钟，再 放人丙酮中超声，得到的纯净铜片做为阳极；
2) 将IT0导电玻璃(表面积大约1. 6cm2)用0. lmol/L的Na0H清洗 10分钟，再放入丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；
3) 电解液为0. 5mol/L的Cu(N03)2和1. 0mol/L的柠檬酸，柠檬酸 用来调节PH为2;在电压为1V进行电镀；
4) 2. 5h后，取出IT0导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡红色 的附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。
实施例3
这种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备方法，其具体工艺如下
1) 将铜片(表面积大约1. 5cm2)打磨，用30%盐酸浸泡9分钟，再放 人丙酮中超声，得到的纯净铜片做为阳极；
2) 将IT0导电玻璃(表面积大约1. 6cm2)用0. lmol/L的Na0H清洗 9分钟，再放入丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；3) 电解液为0. 5mol/L的Cu(N03)2和1. 0mol/L的柠檬酸，拧檬酸 用来调节PH为1.5;在电压为1V进行电镀；
4) 2h后，取出IT0导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡红色的 附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。
实施例4
这种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备方法，其具体工艺如下
1) 将铜片(表面积大约1. 5cm2)打磨，用30%盐酸浸泡10分钟，再 放人丙酮中超声，得到的纯净铜片做为阳极；
2) 将ITO导电玻璃(表面积大约1. 6cin2)用0. lmol/L的Na0H清洗 10分钟，再放入丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；
3) 电解液为0. 5mol/L的Cu(N03)2和1. 0mol/L的柠檬酸，柠檬酸 用来调节PH为2;在电压为1V进行电镀；
4) 2h后，取出IT0导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡红色的 附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。
实施例5
这种Cu树枝状单晶纳米材料及其制备方法，其具体工艺如下-
1) 将铜片(表面积大约1. 5cm2)打磨，用30%盐酸浸泡10分钟，再 放人丙酮中超声，得到的纯净铜片做为阳极；
2) 将IT0导电玻璃(表面积大约1. 6cm2)用0. lmol/L的Na0H清洗 10分钟，再放入丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；
3) 电解液为0. 5mol/L的Cu(N03)2和1. 0mol/L的柠檬酸，柠檬酸 用来调节PH为2;在电压为0.8V进行电镀；4)2h后，取出IT0导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡红色的 附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。
所得到的产物在电压E二O. 8V下电沉积2h后所的树枝状Cu纳米结 构的SEM图如图l所示(a)低倍SEM图，(b)高倍SEM图从图中看出树枝 状Cu主要由一主干和若干对称整齐的支干组成。
如图2所示的IT0导电玻璃电沉积置备的典型的树枝状Cu纳米结 构的XRD图谱，两个主峰2 9 =43. 3和50. 4分别对应(111)和(200)峰。
如图3所示的树枝状Cu纳米结构的TEM图，左下为SEAD图(选区电 子衍射图)，图中可以看出树枝状Cu由主干与许多树干组成，其长度 在一般为10-20/ta，尖端直径一般在30-50nm左右。
权利要求
1、一种Cu树枝状单晶纳米材料，其特征在于由Cu纳米棒沿不同方向再生长而成，具有很密集的浓度，其长度在为10-20μm，尖端直径为30-50nm。
2、 一种制备权利要求1所述Cu树枝状单晶纳米材料的方法，其 具体工艺如下-1) 将铜片打磨，用30%盐酸浸泡8-10分钟，再放人丙酮中超声，得 到的纯净铜片做为阳极；2) 将ITO导电玻璃用0. lmol/L的NaOH清洗8-10分钟，再放入 丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；3) 电解液为0. 5mol/L的Cu(N03)2和1, 0mol/L的柠檬酸，柠檬酸 用来调节ra为l. 5-2;在电压为0.8-1V进行电镀；4) 1. 5-2. 5h后，取出IT0导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡 红色的附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。
3、 根据权利要求2所述的一种制备Cu树枝状单晶纳米材料的方 法，所述的铜片纯度为99%，厚度为0.1-0.3mm; ITO导电玻璃厚度 为0. 4-0. 5mm。
4、 根据权利要求2所述的一种制备Cu树枝状单晶纳米材料的方 法，所述的Cu(N03)2和柠檬酸纯度为99o/Q。
全文摘要
本发明公开了这种Cu树枝状单晶纳米材料的制备方法，其具体工艺如下1)将铜片打磨，用30％盐酸浸泡8-10分钟，再放人丙酮中超声，得到的纯净铜片做为阳极；2)将ITO导电玻璃用0.1mol/L的NaOH清洗8-10分钟，再放入丙酮中超声，最后用去离子水冲洗做为阴极；3)电解液为0.5mol/L的Cu(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>和1.0mol/L的柠檬酸，柠檬酸用来调节PH为1.5-2；在电压为0.8-1V进行电镀；4)1.5-2.5h后，取出ITO导电玻璃，即可看到上面附着了一层淡红色的附着物，即为Cu树枝状单晶纳米材料。本发明的特点是方法新颖、形貌新颖、设备简单、操作简单，且无需催化剂、成本低。
文档编号C30B29/02GK101514486SQ200910046750
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者晋 吴, 尚德建, 徐建文, 朱自强, 李立君, 许玉娥, 可 郁 申请人:华东师范大学