[发明专利]一种采用水热法在铜基底上制备纳米Cu2-xSe阵列的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米Cu_2-xSe阵列的制备领域，特别涉及一种采用水热法在铜基底上制备纳米Cu_2-xSe阵列的方法。 

背景技术

近年来，各种形式的半导体纳米材料因其在超高速的光运算、集成电路、太阳能电池以及发光显示等领域广阔的应用，越来越受到科学工作者广泛的研究兴趣。其中，由于金属材料具体廉价，可再生，可以直接进行器件研制等优点，在金属基底上原位生长纳米材料阵列有着非常现实的工业应用前景(Acc.Chem.Re.2009，42，1617.)。 

Cu_2-xSe不仅是一种良好的P型半导体材料，而且具有可见光吸收、光致发光、大的3阶非线性极化率和快的3阶非线性响应速率等光学特性，被广泛地应用于发光二极管、光催化剂和电化学电池及太阳能电池等方面。近年来，关于Cu_2-xSe纳米结构的制备方法报道很多，如电化学沉积法(J.Phys.Chem.C，2009，112，10833)、模板法(Chem.Mater.，2006，18，3323)、胶体化学法(J.Mater.Chem.，2009，19，6201)等，但这些方法普遍存在着成本较高、使用有毒的有机溶剂、规模化生产较困难等问题。目前，虽然已经有水热法制备一维Cu_2-xSe纳米线的报道，但是金属基底上制备和控制一维和二维的CuSe_2-x纳米阵列仍是一个挑战。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用水热法在铜基底上制备纳米Cu_2-xSe阵列的方法，本发明操作简单，设备要求低，可以规模化生产，且所制备的无接触电阻、直接在铜基底上生长纳米Cu_2-xSe阵列具有优异的荧光发光性能，在微电子器件、太阳能电池方面具有广阔的应用前景。 

本发明的一种采用水热法在铜基底上制备纳米Cu_2-xSe阵列的方法，包括： 

(1)将铜基底放入10～40wt％浓盐酸中浸泡1秒钟～10分钟，用去离子水洗涤表面，再将其在有机溶剂A中超声洗涤1分钟～1小时，烘干后备用； 

(2)将硒粉按摩尔比1∶1～1∶5超声溶解在氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，，得到硒粉氢氧化钠或氢氧化钾溶液； 

(3)将经步骤(1)处理后的铜基底与步骤(2)得到的溶液混合于容器中，加入1～20ml生长导向剂，然后添加去离子水或有机溶剂B至容器体积的4/5～24/25，于20～200℃反应0.5～50小时；待反应结束，取出铜基底，用乙醇洗涤，干燥后，即得到在铜基底上的纳米 Cu_2-xSe阵列。 

所述步骤(1)中的铜基底表面需打磨，有机溶剂A为乙醇、丙酮或乙醚。 

所述步骤(2)中的氢氧化钠或氢氧化钾溶液浓度为1×10^-3～20mol/L。 

所述步骤(3)中的生长导向剂为聚乙二醇、PVP、氨水、乙二胺、聚乙烯醇中的一种或几种，浓度为1×10^-4～5mol/L。 

所述步骤(3)中的有机溶剂B为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或几种。 

所述得到的纳米Cu_2-xSe阵列形貌为一维或二维。 

本发明的原理如下： 

在碱性溶液中，硒粉会发生以下反应。 

3Se+6OH^-→2Se^2-+SeO₃^2-+3H₂O                            (1) 

Se^2-+(x-1)Se→Se_x^2-                                    (2) 

将铜片加入到溶液中时，由于溶液中O₂的存在，铜片上会发生分解反应； 

Cu+O₂→Cu²⁺                                            (3) 

紧接着，溶液中会发生以下反应：