[发明专利]一种室温合成CuO纳米晶的方法

说明书

本发明提供了一种制备CuO纳米晶的方法，先将硝酸铜加入一定量的去离子水，获得透明溶液，然后加入一定量的氢氧化钠，并进行搅拌，获得蓝色絮状悬浮液；并继续搅拌一段时间后，室温下静置54小时以上，蓝色絮状物变成黑棕色；反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2‑4次，获得黑色粉末，自然干燥保存。本发明可实现CuO纳米晶的绿色合成，工艺简单，操作方便，合成温度低，所得产物具有稳定性好、纯度高等优点，可推广到其它氧化物的合成。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种光电材料，具体来说是一种制备CuO纳米晶的方法。

背景技术

铜基氧化物具有良好的光学和电学特性，在地球上含量丰富、且具有无毒及成本低廉等优势，因而，是应用潜力非常巨大的光伏材料之一。

CuO是窄禁带的半导体材料，禁带宽度为1.2-1.5 eV的p型半导体材料，在太阳能转换、电子、半导体、光学磁存储介质、高温超导以及催化等方面具有广泛用途。氧化铜的晶体结构、尺寸和形貌都与吸收性能和电荷传输性能密切相关。新颖结构的纳米氧化铜晶体可以获得具有高比表面积和孔结构的新型纳米材料。

目前，采用不同的合成方法已制备不同形貌结构的氧化铜，如蝴蝶状结构、新型齿轮状结构、蜂窝状和花状、树枝状、层状六角片状、海胆状CuO微球等等结构。但这些制备的结构方法合成温度较高，尺寸较大一般在微米级别，且采用有机溶剂，会造成环境污染，不利于可持续发展。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种室温制备CuO纳米晶的方法，所述的这种制备CuO纳米晶的方法解决了现有技术中制备CuO的方法会造成纳米晶尺寸过大、环境污染等技术问题。

本发明提供了一种室温制备CuO纳米晶的方法，包括如下步骤：

1)将硝酸铜溶解于去离子水中获得澄清透明的硝酸铜溶液；

2)在硝酸铜溶液中加入氢氧化钠粉体，所述硝酸铜与氢氧化钠的摩尔比是1:2~4，搅拌获得蓝色悬浮液；

3)将步骤2）获得的前驱体悬浮液磁力搅拌2 h以上；

4)将搅拌好的悬浮液在室温下，静置56小时以上；

5)反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2-4次，获得黑色粉末即为氧化铜纳米晶。

进一步的，所述硝酸铜与氢氧化钠的摩尔比是1:2。

进一步的，所述硝酸铜与氢氧化钠的摩尔比是1:4。

进一步的，所述的硝酸铜溶液的浓度范围为0.05-0.2mol/L。

本发明的技术关键在于反应原料、反应时间的选择，调整原料比例，在磁力搅拌器搅拌获得均匀悬浮液，并悬浮液静置56小时以上，获得状CuO纳米晶。

本发明的CuO纳米晶基于溶胶凝胶法获得，反应原料无毒，反应溶剂为去离子水。同时，本发明的CuO纳米晶在室温下进行，反应过程安全可靠，不释放有害气体；操作方便，合成方法简单，所得反应产物稳定性好、纯度高。

在本发明的制备过程中，前期采用磁力搅拌器搅拌，保证整个反应悬浮液的物理均匀性，为CuO纳米晶的合成提供了良好的形核与生长环境。

在本发明的制备过程中，以去离子水作为反应溶剂，无其它添加剂。同时，在反应过程中不会产生有害气体，具有环境友好的特性。

在本发明的制备过程中，当硝酸铜和氢氧化钠的摩尔比为1:1时，溶液pH值为酸性，静止一周以上，悬浮液没有发生任何变化，仍为蓝色悬浮液；当硝酸铜和氢氧化钠的摩尔比为1:2~4时，溶液pH值为中性和碱性时，蓝色悬浮液变成黑棕色悬浮液。因此，在中性和碱性条件下，才能在室温下合成氧化铜晶体。