專利名稱：一種Cu-Cu₂O異質(zhì)結(jié)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異質(zhì)結(jié)的制備方法，特別涉及一種Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法。
背景技術(shù)：
伴隨著界面科學(xué)的發(fā)展，研究工作者認(rèn)識(shí)到可以利用不同的物質(zhì)結(jié)合成異質(zhì)結(jié)構(gòu)的材料，異質(zhì)材料之間的接觸所產(chǎn)生的表面和界面會(huì)使得所合成的材料具有特異的功能特性。借助異質(zhì)結(jié)這一功能特性可以用來(lái)制備新型的材料和器件。隨著物質(zhì)尺寸的減小，材料的一些性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)物質(zhì)的尺寸減小到微米或者納米的時(shí)候，表面或者界面對(duì)材料的影響是非常顯著的。所以說(shuō)表面和界面的設(shè)計(jì)和控制是研究材料的關(guān)鍵因素，異質(zhì)結(jié)材料是由不同的材料以一定的方式結(jié)合而成，不同材料之間所形成的界面會(huì)改變材料原來(lái)的性能，可以用來(lái)構(gòu)筑功能材料或者器件。異質(zhì)結(jié)材料有半導(dǎo)體間異質(zhì)結(jié)、金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)、碳材料-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體-有機(jī)物異質(zhì)結(jié)等種類，這些不同種類的異質(zhì)結(jié)材料在光催化、電子傳導(dǎo)等方面表現(xiàn)出來(lái)優(yōu)異的性能和巨大的應(yīng)用潛力。本發(fā)明所制備的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)屬于金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的一種。金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)又叫做肖特基結(jié)，這種材料的空間電荷層存在于半導(dǎo)體中，只有半導(dǎo)體能被光激發(fā)，當(dāng)光激發(fā)時(shí)，從半導(dǎo)體越過(guò)界面進(jìn)入金屬的光致電子并不發(fā)生積累，而是直接形成電流，所以說(shuō)金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)不僅具有光致電荷分離能力，還能夠快速的把分離的光致電子遷移走，對(duì)空穴參與光催化反應(yīng)有利。金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)因?yàn)閮?yōu)異的光催化特性已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注，目前有文獻(xiàn)報(bào)道的金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)有 AuOPbS、AuiZnS, AuiCdS, Au@Ag2S、AuiCu2O, Ag-ZnO 和 Au-ZnO 等，可以看到這些材料主要圍繞著貴金屬材料與半導(dǎo)體的結(jié)合，最終得到的材料雖然具有很好的光催化等性能，但是大大提高了成本。氧化亞銅Cu2O晶體作為一種無(wú)毒的窄禁帶ρ型半導(dǎo)體，由于自身獨(dú)特物理化學(xué)性能，已經(jīng)在太陽(yáng)能電池、光催化降解、氣敏傳感器、鋰離子電池負(fù)極材料、化學(xué)模板、金屬-絕緣體-金屬阻抗存儲(chǔ)器領(lǐng)域得到了重要的應(yīng)用。因此采用一種簡(jiǎn)單的方法在Cu2O表面生長(zhǎng)出沉積上Cu顆粒，制備出的低成本的Cu-Cu2O金屬半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料是十分有必要的?，F(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種簡(jiǎn)單的方法制備出低成本的、具有良好催化性能的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)材料。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，能夠合成出單分散性好、具有良好光催化性能的Cu-Cu2O金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括以下步驟步驟1 將Cu2O粉末加入去離子水中，所加入Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為1 10 1 1000，并在15 35°C下持續(xù)攪拌5 lOmin，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；步驟2 將質(zhì)量百分比為5% 35%的水合胼(N2H4 · H2O)加入到步驟1得到的 Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液中，所加入水合胼與步驟(1)中加入的去離子水的體積比為1 1 1 500，并在15-35°c下持續(xù)攪拌1 5min，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；步驟3 將步驟2所得Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液在攪拌狀態(tài)下加熱到 50 85°C，并在此溫度下保溫1 120min，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；步驟4 將步驟3所得Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物先用無(wú)水乙醇在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心洗滌2 5次，每次離心洗滌1 5min，然后將離心洗滌后的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)置于真空干燥箱中干燥2 證，干燥溫度為45 60°C，即得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)。步驟1所述的Cu2O粉末形狀為立方體、八面體、十四面體、二十六面體、五十面體或七十四面體。步驟1所述的Cu2O粉末的粒徑為0. 05 5 μ m。本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，能夠合成出單分散性好、具有良好光催化性能的Cu-Cu2O金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料，適合大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一本實(shí)施例Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括以下步驟步驟1 將形狀為二十六面體、粒徑為3 μ m、質(zhì)量為0. Ig的Cu2O粉末加入到60ml 去離子水中，并在35°C下持續(xù)攪拌5min，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；步驟2 將0. 6ml、質(zhì)量百分比為35%的水合胼(N2H4 -H2O)加入到步驟1中的Cu2O 粉末與去離子水的懸浮溶液中，并在35°C下持續(xù)攪拌3min，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；步驟3 將步驟2所得Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液在攪拌狀態(tài)下加熱到 650C，并在此溫度下保溫lmin，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；步驟4 將步驟3所得Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心洗滌3次，每次離心洗滌2min，將離心洗滌后的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)置于真空干燥箱中干燥5h， 干燥溫度為60°C，即可獲得表面生長(zhǎng)Cu顆粒的二十六面體Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)。實(shí)施例二本實(shí)施例Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括以下步驟步驟1 將形狀為五十面體、粒徑為5 μ m、質(zhì)量為2. Og的Cu2O粉末加入到20ml去離子水中，并在25°C下持續(xù)攪拌lOmin，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；步驟2 將20ml、質(zhì)量百分比為5%的水合胼(N2H4 · H2O)加入到步驟1中的Cu2O 粉末與去離子水的懸浮溶液中，并在25°C下持續(xù)攪拌5min，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；步驟3 將步驟2所得Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液在攪拌狀態(tài)下加熱到500C，并在此溫度下保溫120min，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；步驟4 將步驟3所得Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心洗滌5次，每次離心洗滌lmin，將離心洗滌后的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)置于真空干燥箱中干燥3h， 干燥溫度為45°C，即可獲得表面生長(zhǎng)Cu顆粒的五十面體Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)。實(shí)施例三本實(shí)施例Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括以下步驟步驟1 將形狀為二十六面體、粒徑為3 μ m、質(zhì)量為0. 2g的Cu2O粉末加入到200ml 去離子水中，并在15°C下持續(xù)攪拌8min，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；步驟2 將0.細(xì)1、質(zhì)量百分比為25%的水合胼(N2H4 -H2O)加入到步驟1中的Cu2O 粉末與去離子水的懸浮溶液中，并在15°C下持續(xù)攪拌lmin，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；步驟3 將步驟2所得Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液在攪拌狀態(tài)下加熱到 850C，并在此溫度下保溫30min，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；步驟4 將步驟3所得Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心洗滌4次，每次離心洗滌2. 5min,將離心洗滌后的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)置于真空干燥箱中干燥 2h，干燥溫度為60°C，即可獲得表面生長(zhǎng)Cu顆粒的二十六面體Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)。實(shí)施例四本實(shí)施例Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括以下步驟步驟1 將形狀為八面體、粒徑為0. 05 μ m、質(zhì)量為2. Og的Cu2O粉末加入到IOOml 去離子水中，并在20°C下持續(xù)攪拌5min，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；步驟2 將3. 0ml、質(zhì)量百分比為35%的水合胼(N2H4 -H2O)加入到步驟1中的Cu2O 粉末與去離子水的懸浮溶液中，并在20°C下持續(xù)攪拌3min，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；步驟3 將步驟2所得Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液在攪拌狀態(tài)下加熱到 680C，并在此溫度下保溫5min，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；步驟4 將步驟3所得Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心洗滌3次，每次離心洗滌3min，將離心洗滌后的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)置于真空干燥箱中干燥3h， 干燥溫度為50°C，即可獲得表面生長(zhǎng)Cu顆粒的八面體Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)。實(shí)施例五本實(shí)施例Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括以下步驟步驟1 將形狀為八面體、粒徑為1. 5 μ m、質(zhì)量為3. Og的Cu2O粉末加入到300ml去離子水中，并在25°C下持續(xù)攪拌6min，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；步驟2 將6. 0ml、質(zhì)量百分比為20%的水合胼(N2H4 -H2O)加入到步驟1中的Cu2O 粉末與去離子水的懸浮溶液中，并在25°C下持續(xù)攪拌％iin，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；步驟3 將步驟2所得Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液在攪拌狀態(tài)下加熱到 730C，并在此溫度下保溫5min，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；步驟4 將步驟3所得Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心洗滌2次，每次離心洗滌3min，將離心洗滌后的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)置于真空干燥箱中干燥3h，干燥溫度為50°C，即可獲得表面生長(zhǎng)Cu顆粒的八面體Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括以下步驟步驟1 將Cu2O粉末加入去離子水中，所加入Cu2O粉末與去離子水的質(zhì)量比為 1 10 1 1000，并在15 35°C下持續(xù)攪拌5 lOmin，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；步驟2 將質(zhì)量百分比為5% 35%的水合胼(N2H4 -H2O)加入到步驟1得到的Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液中，所加入水合胼與步驟1中加入的去離子水的體積比為1 1 1 500，并在15-35°C下持續(xù)攪拌1 5min，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；步驟3 將步驟2所得Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液在攪拌狀態(tài)下加熱到50 85°C，并在此溫度下保溫1 120min，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；步驟4 將步驟3所得Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物先用無(wú)水乙醇在6000rpm轉(zhuǎn)速下離心洗滌2 5次，每次離心洗滌1 5min，然后將離心洗滌后的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)置于真空干燥箱中干燥2 釙，干燥溫度為45 60°C，即得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，其特征在于步驟1所述的Cu2O 粉末形狀為立方體、八面體、十四面體、二十六面體、五十面體或七十四面體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，其特征在于步驟1所述的Cu2O 粉末的粒徑為0. 05 5μπι。
全文摘要
一種Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括如下步驟將Cu2O粉末加入到去離子水中攪拌，得到Cu2O粉末與去離子水的懸浮溶液；向懸浮溶液加入質(zhì)量百分比為5％～35％的水合肼，得到Cu2O表面生長(zhǎng)出Cu顆粒的懸浮溶液；在溫度50～85℃下保溫1～120min，得到Cu-Cu2O異質(zhì)結(jié)初級(jí)產(chǎn)物；洗滌并干燥初級(jí)產(chǎn)物即可獲得具有良好光催化性能的Cu-Cu2O金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料；本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，能夠合成出單分散性好、具有良好光催化性能的Cu-Cu2O金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料，適合大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號(hào)C23C18/40GK102357659SQ20111021259
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者丁秉鈞, 孔春才, 孫少東, 宋曉平, 楊志懋 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)