[发明专利]一种蜂窝状CuO纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料，具体为一种蜂窝状CuO纳米材料，以及这种纳米材料的制备方法；属于半导体材料、光电子材料与器件技术领域。

背景技术

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，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蜂窝状CuO纳米结构及其制备方法。以解决现有技术的上述问题。

本发明所提供的蜂窝状CuO纳米结构及其制备方法，在国际上是首次报道，这种蜂窝状CuO纳米结构是由纳米线定向生长而成，具有很密集的浓度，其长度在一般为10—20μm，直径一般在100-300nm。

这种蜂窝状CuO纳米结构的制备方法，其具体步骤如下：

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；选用石墨(表面积大约1.6cm²)做为阴极；

2)以3mol/L的KOH作为电解液；电压为3-5V；

3)电沉积3-5h后；取出铜片，即可看到铜片表面生成一层蓝色的Cu(OH)₂前驱物；

4)在N₂保护下，将步骤3)所获得的Cu(OH)₂前驱物，在150℃-160℃加热2.5-3.5h，然后取出，铜片表面生成一层黑色的蜂窝状纳米CuO。

所述的铜片纯度为99％，厚度为0.1-0.3mm。

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，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。

本发明为一种蜂窝状CuO纳米结构。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，以前合成的CuO纳米结构多为纳米线，纳米棒之类，而制备蜂窝状的CuO还是首次(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。

附图说明

图1是蜂窝状CuO纳米结构的X射线衍射图；

图2是大量蜂窝状CuO纳米结构的SEM图和TEM图；

图3是不同时间段Cu(OH)₂前驱物的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例1

将表面积为1.5cm²铜片打磨，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；选用表面积约为1.6cm²石墨(做为阴极；以3mol/L的KOH作为电解液；电压为3V；电沉积3h后；取出铜片，即可看到铜片表面生成一层蓝色的Cu(OH)₂前驱物；在N₂保护下，将所获得的Cu(OH)₂前驱物，在150℃加热2.5h，然后取出，铜片表面生成一层黑色的蜂窝状纳米CuO。

实施例2