[发明专利]一种铜片表面生长氧化铜薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，涉及纳米材料的制备方法，具体涉及一种铜片表面生长氧化铜薄膜的方法。

背景技术

因为具有优异的电化学和催化活性，氧化铜(CuO)纳米材料在超级电容器、锂离子电池、非酶葡萄糖传感、气敏传感和催化降解有机物等领域表现出了优异的性能及巨大的应用潜力。研究表明纳米材料的诸多性能与其结构、组分、尺寸和表面形貌等因素密切相关。通过对CuO纳米空间构型的调控来实现对其性能的调控已经成为研究人员关注的热点。在铜片表面原位生长CuO纳米材料，可以增加产物CuO与基底铜之间的结合能力，提高体系的导电性和对物质的传输能力。目前在铜表面生长CuO薄膜的方法主要为水热法或者热氧化法，这些方法需要在高温或者高压环境下进行，工艺相对复杂，极大的制约了材料的大规模制备和应用。

因此，开发一种低成本和可控性良好的方法，实现在铜表面生长出CuO薄膜，对于提高CuO纳米材料的性能和扩展其应用具有重要的意义。文献检索表明：国内外尚未有文献报导有关过氧化氢与铜片反应制备CuO薄膜的研究结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜片表面生长氧化铜薄膜的方法，该方法工艺步骤简单，能够在铜片表面生长出形貌均匀的氧化铜薄膜。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铜片表面生长氧化铜薄膜的方法，包括以下步骤：

1)将铜片清洁干净后放入质量分数为0.5～30％的过氧化氢溶液中，在10～80℃下静置0.1～36h，使铜片表面发生氧化，生成CuO；其中过氧化氢溶液与铜片的质量比为1:1～500:1；

2)将步骤1)处理后的铜片取出，清洗，然后真空干燥，得到生长在铜片表面的氧化铜薄膜。

所述铜片的厚度为0.01mm～5mm。

铜片的清洁步骤为：先把铜片放入稀盐酸中超声清洗，然后将铜片取出冲洗干净，再静置使其自然干燥。

所述稀盐酸的质量分数为1～3％。

所述超声清洗的时间为5～10min，超声功率为20～80W。

所述冲洗使用的溶剂为水和无水乙醇。

所述步骤2)中清洗使用的溶剂为水和无水乙醇。

所述步骤2)中真空干燥的温度为45～55℃，压力为120Pa，时间为10～14h。

所述步骤2)得到的氧化铜薄膜的形貌为纳米片、纳米棒或纳米线。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明提供的铜片表面生长氧化铜薄膜的方法，将铜片清洁干净后放入过氧化氢溶液中静置浸泡，使铜片表面发生氧化，生成氧化铜，再经清洗、干燥，即得到铜片表面生长出的氧化铜薄膜。该方法工艺简单、成本低廉，能够在铜片表面生长出形貌均匀的氧化铜薄膜，并且通过对过氧化氢溶液的浓度、温度及静置时间的调节，能够得到厚度可调、形貌可控的纳米尺寸的氧化铜薄膜，该方法适于大规模化的工业生产，并且得到的氧化铜薄膜具有良好的传感、催化和储能特性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的CuO薄膜的SEM图；

图2为本发明实施例1制备的纳米CuO薄膜的非酶葡萄糖传感测试对葡萄糖浓度的响应台阶曲线；

图3为本发明实施例2制备的CuO薄膜的SEM图；

图4为本发明实施例3制备的CuO薄膜的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

实施例1

1)把厚度为0.05mm的铜片放入质量分数为3％的稀盐酸中以50W的功率超声5min，取出后用去离子水和无水乙醇反复冲洗5次，再静置自然干燥，得到清洁的铜片；

2)将步骤1)处理得到的清洁的铜片放入质量分数为30％的过氧化氢(H₂O₂)溶液中，在25℃下静置0.5h，使铜片表面发生氧化，生成CuO；其中过氧化氢溶液与铜片的质量比为5:1；

3)将步骤2)处理后的铜片用去离子水和无水乙醇反复清洗，并在真空干燥箱中在50℃的温度及120Pa的压力下干燥12h，得到生长在铜片表面的氧化铜薄膜。

实施例1得到的生长在铜片表面的氧化铜薄膜的表面形貌如图1所示，可以看出该氧化铜薄膜为CuO纳米片薄膜，纳米片厚度为4～10nm，长度为0.5～5μm，并且成弯曲状。该氧化铜薄膜由形貌较为均匀的纳米尺寸的CuO薄片结合在一起构成，从而使得该氧化铜薄膜的整体结构致密、均匀、稳定。