一種CuO納米片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種CuO納米片及制備方法，所述CuO納米片的邊長為0.5-10μm，厚度為50-200nm。其制備方法即首先將玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔得到洗凈的玻璃基板，然后室溫下浸入到乙酸銅乙醇溶液中，10s后取出，空氣中自然干燥；然后將其置于100℃中退火1min，再升溫至250℃退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；最后再將其浸入到含有銅鹽和胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65-75℃保持1-10h后取出，洗凈、干燥，即在玻璃基板的表面形成一層CuO納米片。其制備方法具有操作簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高、條件溫和、制備周期短、適合大規(guī)模生產(chǎn)等特點。
【專利說明】一種CuO納米片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種邊長為0.5-10 μ m、厚度為50_200nm的CuO納米片及其制備方法。該方法解決了目前CuO納米材料難于制備納米片的問題，且該方法操作簡單、條件溫和、制備周期短，適合大規(guī)模生產(chǎn)，在能源、傳感器領(lǐng)域中具有廣闊的應用前景。
【背景技術(shù)】
[0002]CuO是一種P型半導體，帶隙能為1.7 eV,具有反鐵磁性和高溫超導性，被廣泛地用于電池、氣體傳感器、磁儲存介質(zhì)和太陽能轉(zhuǎn)換。其中，納米CuO還可以作為催化劑、載體以及電極活性材料等。因而，CuO納米材料的制備引起了人們的廣泛興趣。其中，由于納米材料的結(jié)構(gòu)和形貌對其性能有很大影響，關(guān)于不同形貌CuO納米材料的可控制備的研究尤其引人關(guān)注。 [0003]目前，已有大量的關(guān)于CuO不同納米結(jié)構(gòu)的文獻報導，其中包括:CuO納米球、納米線、納米棒、納米花、納米帶、納米環(huán)等,而關(guān)于CuO納米片的報道卻較為罕見。
[0004]而對于CuO超薄膜的制備來說，作為二維納米材料，CuO納米片在該領(lǐng)域的用途更為廣泛。人們現(xiàn)在主要采用水熱法和溶劑熱法來制備CuO納米片。然而利用這兩種制備方法所得到的產(chǎn)品往往不是真正的納米片，而是由納米片組成CuO納米多級結(jié)構(gòu)。并且上述制備過程均在高溫高壓條件下進行，且制備周期較長而不利于大規(guī)模生產(chǎn)。因此，開發(fā)一種操作簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高、條件溫和、制備周期短的CuO納米片制備技術(shù)具有重要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明目的之一是為了解決目前CuO超薄膜的制備中所使用的CuO納米片難于制備的技術(shù)問題而提供一種邊長為0.5-10 μ m,厚度為50-200nm的CuO納米片。
[0006]本發(fā)明的目的之二在于提供上述的一種CuO納米片的制備方法。該制備方法具有操作簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高、條件溫和、制備周期短、適合大規(guī)模生產(chǎn)等特點，最終得到的CuO納米片表面光滑、尺寸分布相對較窄，其邊長為0.5-10 μ m，厚度為50-200nm。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種CuO納米片，邊長為0.5-10 μ m,厚度為50-200nm。
[0008]上述的一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將玻璃基板，優(yōu)選為lcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有7.5-25mmol/L銅鹽和2.5-75mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65-75°C，保持1-1Oh后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色CuO，即為CuO納米片；所述的銅鹽為硝酸銅、乙酸銅或硫酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0009]本發(fā)明的有益技術(shù)效果
本發(fā)明的一種CuO納米片表面光滑、尺寸分布相對較窄，其邊長為0.5-10 μ m,厚度為50_200nm。
[0010]進一步，本發(fā)明的一種CuO納米片的制備方法，由于采用晶種生長法，利用六次甲基四胺作為反應物和形貌修飾劑，可一步在固體基板上形成分散的CuO納米片，而非通常情況下所得到的由納米片組成的多級結(jié)構(gòu)。
[0011]進一步，本發(fā)明的一種CuO納米片的制備方法具有操作更加簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高、條件溫和、制備周期短等特點，也因此避免了 CuO納米多級結(jié)構(gòu)的形成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1、實施例1所得的CuO納米片的SEM圖；
圖2、實施例2所得的CuO納米片的SEM圖；
圖3、實施例3所得的CuO納米片的SEM圖； 圖4、實施例4所得的CuO納米片的SEM圖；
圖5、實施例5所得的CuO納米片的SEM圖；
圖6、實施例6所得的CuO納米片的SEM圖；
圖7、實施例7所得的CuO納米片的SEM圖；
圖8、實施例8所得的CuO納米片的SEM圖；
圖9、實施例9所得的CuO納米片的SEM圖；
圖10、實施例10所得的CuO納米片的SEM圖。
【具體實施方式】
[0013]以下通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步完整的描述，但并不限制本發(fā)明。
[0014]實施例1
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50mL的濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65°C，保持8h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色CuO，即為CuO納米片；
所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0015]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖1所示，從圖1中可以看出成形的CuO納米片，邊長為1-5 μ m，厚度為50-100nm。
[0016]實施例2
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽的混合水溶液中，控制溫度為65°C，保持6h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色CuO，即為CuO納米片；
所述的銅鹽為乙酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0017]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖2所示，從圖2中可以看出成形的CuO納米片，邊長為1-5 μ m，厚度為100-200nm。
[0018]實施例3
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65°C，保持6h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；
所述的銅鹽為硫酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0019]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖3所示，從圖3中可以看出成形的CuO納米片，邊長為0.5-1 μ m，厚度為150-200nm。
[0020]實施例4
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃·基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50 mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有7.5mmol/L銅鹽和2.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65°C，保持6h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；
所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0021]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖4所示，從圖4中可以看出團聚成簇的CuO納米片，邊長為1-3 μ m，厚度為100-200nm。
[0022]實施例5
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50ml濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有25mmol/L銅鹽和75mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65°C，保持6h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；
所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。`
[0023]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖5所示，從圖5中可以看出團聚成簇的CuO納米片，邊長為1-3 μ m，厚度為100-200nm。
[0024]實施例6
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板侵入到50 mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為70°C，保持4h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；
所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0025]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖6所示，從圖6中可以看團聚成花狀的CuO納米片，邊長為1-10 μ m，厚度為50-100nm。
[0026]實施例7一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板侵入到50 mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為75°C，保持4h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；
所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0027]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖7所示，從圖7中可以看出成形的CuO納米片，邊長為5-10 μ m，厚度為50-150nm。
[0028]實施例8
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻 璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50 mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65°C，保持Ih后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；
所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0029]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖8所示，從圖8中可以看出成形的CuO納米片，邊長為5-10 μ m，厚度為50-150nm。
[0030]實施例9
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50 mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65°C，保持6h后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0031]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖9所示，從圖9中可以看出成形的CuO納米片，邊長為1-5 μ m，厚度為50-150nm。
[0032]實施例10
一種CuO納米片的制備方法，具體包括如下步驟:
(1)、將IcmX3cm的玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到50mL濃度為10mmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥；
(2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板；
(3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有12.5mmol/L銅鹽和12.5mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65°C，保持IOh后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，即在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色產(chǎn)品；
所述的銅鹽為硝酸銅；
所述的胺鹽為六次甲基四胺。
[0033]上述所得的黑色產(chǎn)品經(jīng)Panalytical X-pert PRO型X射線衍射儀(荷蘭)測定為CuO，經(jīng)日立S-4700型掃描電子顯微鏡進行掃描所得的SEM圖如圖10所示，從圖10中可以看出成形的CuO納米片，邊長為1-5 μ m，厚度為50-100nm。
[0034]綜上所述，本發(fā)明的一種CuO納米片，其表面光滑、尺寸分布相對較窄，其邊長為
0.5-10 μ m,厚度為 50_200nm。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的實施方式的舉例，應當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種CuO納米片，其特征在于所述的CuO納米片的邊長為0.5-10 μ m，厚度為50_200nm。
2.如權(quán)利要求1所述的一種CuO納米片的制備方法，其特征在于具體包括如下步驟: (1)、將玻璃基板依次在去離子水、乙醇、丙酮、氯仿溶劑中各超聲清潔15min，得到洗凈的玻璃基板，然后在室溫下，將洗凈的玻璃基板浸入到濃度為lOmmol/L的乙酸銅乙醇溶液中，IOs后取出，空氣中自然干燥； (2)、將上述干燥后的玻璃基板先置于100°C中退火lmin，再升溫至250°C退火2.5h，得到載有CuO晶種層的玻璃基板； (3)、將載有CuO晶種層的玻璃基板浸入到含有7.5-25mmol/L銅鹽和2.5-75mmol/L胺鹽混合的水溶液中，控制溫度為65-75°C，保持1-1Oh后取出，用去離子水淋洗三次，然后在60°C條件下進行干燥，在玻璃基板的表面得到一層均勻的黑色CuO，即為CuO納米片； 所述的銅鹽為硝酸銅、乙酸銅或硫酸銅； 所述的胺鹽為六次甲基四胺。
3.如權(quán)利要求2所述的一種CuO納米片的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的玻璃基板為IcmX 3cm的玻璃基板。
【文檔編號】B82Y30/00GK103663539SQ201310657126
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】周芹, 張越, 康詩釗, 李向清, 穆勁 申請人:上海應用技術(shù)學院