一种增强体材料铜抗氧化性的方法

本发明属于提高过渡金属抗氧化性能技术领域，特别涉及提高体材料铜抗氧化性能的方法。

背景技术：

在日常生产生活中，到处可见贵金属au、ag、cu的使用。cu是人类最早发现的金属之一，也是人类用于生产的第一种金属。cu有良好的导热性、导电性、延展性和总体无毒性等优良性能，与贵金属银相比，铜的导电性虽然略小(为94％)，但地壳中存储量却大于银的1000倍，可成为ag的有效替代品，能有效降低制造器件的成本。

但cu很容易被氧化，所以如何提高cu的抗氧化性成为了大家所关注的重要问题。人们已经尝试各种表面修饰，通过阻止cu原子与空气的直接接触从而减慢氧化的过程，如合金化和电镀，但这些做法往往会降低一些物理性能(例如，热导和电导率和颜色)，并引入有害元素，如铬和镍。虽然人们已经努力开发利用有机分子、无机材料或碳基材料作为氧化抑制剂的表面钝化技术，但所取得的成功却很有限。

因此，探索在不影响cu的导电性，导热性的前提下，绿色无污染且可大规模应用的提高cu的抗氧化性能的方法具有重要学术意义和应用价值。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服背景技术存在的缺点，提供一种操作简单，在不影响cu的导电性，导热性的前提下，绿色无污染且可大规模应用的提高cu的抗氧化性能的方法。该方法采用水热法：温度在190℃，用柠檬酸钠溶液对铜箔进行水热处理而实现的。

本发明采取的具体技术方案如下：

一种增强体材料铜抗氧化性的方法，有以下步骤：

1)将去离子水放入三型瓶中，通过希莱客系统对去离子水通氮气1小时，除去去离子水中的杂质气体，得到氮饱和的去离子水；

2)以氮饱和的去离子水为溶剂，柠檬酸钠为溶质，配置浓度为7.3毫摩尔每升的柠檬酸钠溶液，搅拌至均匀；

3)将体材料铜与柠檬酸钠溶液混合密封在不锈钢反应釜中；

4)把步骤3)中不锈钢反应釜放置到鼓风干燥烘箱中，在40分钟之内加热到190℃，并在190℃保持24小时，得到柠檬酸钠处理后的cu-ta；

5)自然冷却至室温，用去离子水冲洗cu-ta表面游离的柠檬酸钠，再用滤纸吸干表面，得到抗氧化性增强的体材料铜cu-ta。

所述的体材料铜优选2×2cm²的正方形铜铂。

有益效果：

1、本发明中仅柠檬酸钠一种试剂参与cu-ta的制备，操作简单，成本低，可大规模应用。

2、参与合成的试剂柠檬酸钠无毒害，避免了对环境造成任何污染。

3、本发明的方法合成的cu-ta在空气中、强碱溶液、强腐蚀性溶液中具有较强抗氧化能力。

4、本发明的方法制备的cu-ta不仅抗氧化性良好而且cu-ta保持着cu原有的导电性、导热性。

附图说明

图1是实施例1所得cu-ta与纯cu的扫描电镜图片。

图2是实施例1所得样品cu-ta的x射线衍射图谱。

图3是实施例1中未经处理的铜铂的x射线衍射图谱。

图4是实施例1所得cu-ta与纯cu的光学照片。

图5是实施例2中cu-ta和纯cu在0.1m的naoh溶液中放置8小时后的光学照片。

图6是实施例2中cu-ta和cu在0.1m的naoh溶液中放置8小时后的拉曼图像。

图7是实施例3中cu-ta和纯cu在空气中160℃加热一小时后的光学照片。

图8是实施例3中cu-ta与纯cu在空气中160℃加热一小时后的拉曼图像。

图9是实施例3中cu-ta空气中室温放置60天的xrd图像。

图10是实施例4中cu-ta和cu在h2o2(30％)溶液中放置1小时后的光学照片。

图11是实施例4中cu-ta和cu在h2o2(30％)溶液中放置1小时后的拉曼图谱。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1：cu-ta的制备

将去离子水放入三型瓶中，通过希莱客系统对去离子水通氮气1小时，除去去离子水中的杂质气体，得到氮饱和的去离子水。取10ml氮饱和的去离子水为溶剂，柠檬酸钠为溶质，配置浓度为7.3毫摩尔每升的柠檬酸钠溶液，搅拌均匀。将铜箔裁剪成2×2cm²的正方形，与10ml柠檬酸钠溶液混合密封在50ml的不锈钢反应釜中。把反应釜放置到鼓风干燥烘箱中，在40分钟之内加热到190℃，并在190℃保持24小时，反应后自然冷却至室温。从反应釜中取出铜箔，用去离子水冲洗铜箔上面游离的柠檬酸钠，再用滤纸吸干表面，得到柠檬酸钠处理后的铜箔(cu-ta)。

图1是本发明制备的cu-ta与未处理过铜的扫描电子显微镜图片。可以明显的看到，柠檬酸钠处理后的cu表面更加平整，形成了一层保护层。xrd图谱表征实施例1的产物cu-ta以及未处理过的铜箔均为纯铜(参见图2、图3)。经与标准铜xrd谱图的比对，与卡片jcpds85-1326完全符合。其中43.5°，50.7°，74.12°，分别对应铜的{111}，{200}，{220}晶面。图4为实施例1的产物cu-ta以及未处理过的铜箔的光学照片。

实施例2：碱性条件下抗氧化性质的测试

为了探究实施例1产物cu-ta在强碱溶液中的抗氧化能力，将实施例1制备的2×2cm²的cu-ta放入0.1m的naoh溶液中25℃保存8小时；取2×2cm²的纯铜箔进行相同的操作，作为对比实验。如图5是cu-ta与纯铜箔放入0.1m的naoh小时溶液中常温25℃保存8小时后的光学照片，可以看到cu-ta表面仍然是光滑平整未被氧化，而纯铜箔已经被氧化变黑。图6为cu-ta以及未处理过的铜箔的拉曼图像，图6中cu-ta的拉曼谱没有杂峰，可以说明cu-ta未被氧化，图6中cu出现cuo的氧化物衍射峰说明纯铜箔已经被氧化，形成了cuo。两者对比，证明了cu-ta的强抗氧化性。

实施例3：空气中的抗氧化性质测试

为了探究实施例子1产物cu-ta在空气中的抗氧化能力，将2×2cm²的cu-ta放在敞口的瓶子中，放进放置到鼓风干燥烘箱中，160℃保存1小时。取2×2cm²的纯铜箔进行相同的操作，作为对比实验。图7是1小时后的光学照片，可以看到cu-ta表面仍然是光滑平整，未被氧化，而纯铜箔已经被氧化变黑。图8分别为cu-ta与纯铜箔的拉曼图像，图8中cu-ta没有杂峰，可以说明cu-ta未被氧化，图8中cu拉曼谱图出现氧化物衍射峰说明纯铜箔已经被氧化，形成了cuo。两者对比，证明了cu-ta的强抗氧化性。

为了证明实施例1产物cu-ta的抗氧化性的持续性，图9是cu-ta在空气中放置90天的xrd图像，图谱仍只存在cu的衍射峰，没有其它铜氧化物衍射峰出现。由此，证明实施例1产物cu-ta具有持久的强的抗氧化性。

实施例4：h2o2(30％)溶液下的抗氧化性质测试

为了探究cu-ta的抗氧化能力，将2×2cm²的cu-ta放在小时h2o2(30％)的溶液中，25℃保存1小时。同时取2×2cm²的纯铜箔进行相同的操作，作为对比实验。图10是1小时后的光学照片，可以看到cu-ta表面仍然是光滑平整，未被氧化，而纯铜箔已经被氧化变黑。图11分别为是cu-fa和cu的拉曼图像，cu-ta的拉曼图谱没有杂峰可以说明cu-ta未被氧化，cu的拉曼图谱出现cuo的峰说明纯铜箔已经被氧化，形成了cuo。两者对比，证明了cu-ta的强抗氧化性。