[发明专利]一种CuO棒状纳米结构及其制备方法

说明书

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CuO棒状结构以及用电镀的方法，在N₂保护条件下，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束缚能，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、水热合成等)制备出了各种不同的一维CuO纳米结构，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CuO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，

发明内容

本发明的目的是为了提供一种CuO棒状纳米结构，这种纳米材料均匀一致且面积大，为实现自组装功能纳米材料结构提供了一种新的方法。

本发明的另一目的是为了提供上述CuO棒状纳米结构的制备方法。

本发明所提供的CuO棒状纳米结构在国际上是首次报道，是由多簇CuO纳米棒从衬底直接生长而成的，具有很密集的浓度，其长度为1-3μm，顶端直径为30-50nm。

这种CuO棒状纳米结构的制备方法，具体工艺如下：

1)将铜片打磨，用30％盐酸浸泡大约10分钟，再放人丙酮中超声波清洗，得到的纯净铜片做为阳极；

2)石墨做为阴极；

3)电解液为3mol/L的KOH；

4)实验在N₂保护下，电流密度为1-2mA/cm²进行电镀；

5)取出铜片，即可看到铜片表面生成一层黑色的氧化铜；

所述的小铜片的表面积为1.5cm²；纯度为99％，厚度为0.1-0.3mm。

所述的石墨表面积大约为1.6cm²。

所述的KOH纯度为82％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，串联了一个1K的电阻，整个装置被密封在一个玻璃罩中。

本发明为一种CuO纳米棒状结构。相对于以前合成的纳米结构，本发明的突出特点是：(1)方法新颖，大部分的CuO纳米棒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)设备简单，一般实验室设备都能达到要求；(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。

附图说明

图1是自制的电镀设备原理图；

图2是CuO的纳米棒的X射线衍射图；

图3a是大量纳米棒3000倍的SEM照片；

图3b是大量纳米棒8000倍的SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图于具体实施例进一步说明本发明的技术特点。

如图1所示的电镀原理图，纯净铜片做为阳极；石墨做为阴极；电解液为3mol/L的KOH；电压范围：1-20V；电解槽为玻璃烧杯，为了控制其电流密度，串联了一个1K的电阻，整个装置被密封在一个玻璃罩中。

实施例1

1)把表面积大约1.5cm²的铜片打磨，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)表面积为1.6cm²的石墨做为阴极；

3)电解液为3mol/L的KOH；

4)实验在N₂保护下，电流密度为1mA/cm²进行电镀；

5)取出铜片，即可看到铜片表面生成一层黑色的氧化铜；

实施例2

1)把表面积大约1.5cm²的铜片打磨，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；