專利名稱：大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料的制備，尤其是特定形態(tài)的銅納米顆粒的制備。
背景技術(shù)：
近年來，由于金屬納米材料的奇特性能及其在等離激元、生物傳感、催化、表面 增強拉曼散射等領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景而倍受人們關(guān)注。金屬納米材料的這些性質(zhì)強烈 依賴于它的形貌和尺寸，因此形貌、尺寸的可控性制備對探索其形貌、尺寸相關(guān)的物 理化學(xué)性質(zhì)及實際應(yīng)用顯得尤為重要。在過去幾年里，縱多學(xué)者探索了金屬納米顆粒 形貌控制的合成并取得了一系列可喜的成果。許多多面體金屬(尤其是金屬銀、金和 鉑)納米顆粒，如四面體、立方體、八面體、十面體、十二面體和二十面體等，已經(jīng) 被成功制得。然而， 一些多面體金屬納米顆粒的制備似乎仍然無法實現(xiàn)。作為一種典 型的過渡金屬，銅由于其高導(dǎo)電性和良好的催化性能而被廣泛研究。其中，納米尺度 的銅顆粒則是近年來人們關(guān)注的焦點。然而，目前有關(guān)銅納米結(jié)構(gòu)的研究大多是不規(guī) 則形貌的銅納米顆粒，八面體銅納米顆粒的合成目前仍未見有報道。值得一提的是，這些外形美麗的多面體金屬納米顆粒往往是由低表面能、低指數(shù) 的晶面如{111}和/或{100}系列面所包圍。由于晶體在某一晶向上的生長速度與其表面能成正比，晶體自然生長時各個晶向的生長速度差異比較小，國內(nèi)外學(xué)者們往往通 過借助添加劑來增大不同晶向生長的速度差，從而實現(xiàn)晶體的各向異性生長。在各種 形貌控制的合成方法中，濕化學(xué)法由于真有較好的顆粒形貌和尺寸的選擇性而被普遍 使用。但是，它往往還需要特殊的試劑或工藝、費時和多步的程序才能將這些溶液中 形成的"完美"納米多面體分散并組裝到基體的表面，從而滿足一些特殊的應(yīng)用。另 一方面，電沉積法由于其反應(yīng)驅(qū)動力的可調(diào)性(通過調(diào)節(jié)作用在電極表面的電壓)也 是一種非常具有吸引力的制備多面體納米顆粒的方法。它不僅簡單、成本低，而且金屬納米顆粒形貌、尺寸控制的合成及其在基體表面的組裝(如分散密度的控制)能夠 在很短的時間內(nèi)同時得到實現(xiàn)。然而，到目前為止，用電沉積法制備的多面體納米顆 粒具有相對較差的單分散性和低的產(chǎn)率。因此，不用任何形貌控制劑，將晶體生長的精確形貌選擇性和電沉積的直接性結(jié)合起來，大規(guī)模地選擇性合成單分散的金屬多面 體納米顆粒目前仍是一個技術(shù)性的挑戰(zhàn)。金屬多面體納米顆粒在電極材料、生物傳感器、納米器件和催化劑等領(lǐng)域具有廣 闊應(yīng)用前景，尤其是擔(dān)載型均勻分布的銅八面體納米顆粒有著一些特殊的應(yīng)用。目前 還沒有專門的制備方法，尤其是在不需要任何添加劑和電極表面修飾的情況下， 一步 實現(xiàn)大面積擔(dān)載型銅八面體納米顆粒的制備及其尺寸和分布密度的有效控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，提出一種制備大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的方法，一步實現(xiàn)銅八面體納米顆粒的合成及其在基體表面大面積的均勻分布；本發(fā)明目的還在 于，通過簡單調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)，實現(xiàn)這種擔(dān)載型銅納米粒子的形貌、分布密度以及完美 銅八面體尺寸的有效控制。本發(fā)明技術(shù)解決方案是大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的制備方法其特 征是陽極為純銅片(純度299.95%)，陰極使用的電極是在金屬(尤其是硅片)正面沉積或鍍一層金膜(gold film electrode,簡稱GFE，以下均相同)制得，電解液是銅鹽 溶液(尤其是硫酸鹽溶液)；銅鹽電解液的濃度為0.08-0.24 mol/L;電沉積時調(diào)節(jié)恒 定總電壓為10-100 mV，電解時間為20-200 s;反應(yīng)后將負載銅納米顆粒的負極用去 離子水反復(fù)清洗，最后在空氣中晾干。陽極的電極為純銅片，其尺寸為30 mmx40 mm 30 mmx20 mm;陰極采用的是 GFE電極，尺寸均為10mmxl0mm 10mmx5mm，用來沉積銅納米晶；電極間距 離為30 50mm，兩個電極用鐵架臺固定，電解液的體積為20-100mL;通過改變電 壓、電解液濃度和沉積時間來調(diào)整銅納米顆粒的形貌、尺寸和分布密度。具體而言是先依次用丙酮、乙醇和去離子水對Si (111)片反復(fù)清洗，在空氣中 晾干，然后在精密鍍膜機上沉積一定厚度的金膜；以硫酸銅加入去離子水配制成電解 液；用金剛石砂紙對陽極銅電極進行拋光，依次用丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗， 以去除表面的氧化銅等雜質(zhì)；將兩個電極插入電解液中并用鐵架臺固定，正對面積為 10mmX5mm，電極間距為40mm;將電阻串連到整個回路中；以恒壓模式開始電沉 積；反應(yīng)結(jié)束后，將擔(dān)載銅納米顆粒的陰極用去離子水反復(fù)清洗，以去除表面附著的 CuS04晶體，然后在空氣中自然晾干。大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的制備裝置包括一臺穩(wěn)壓穩(wěn)流的精密直流 電源，固定兩個電極間距離的電解槽為一個長方形塑料槽，電解槽尺寸為5cm (長) x3cm (寬)x0.5cm (厚)；整個回路用銅導(dǎo)線連接，回路中串聯(lián)了一定阻值的電 阻，用于控制作用在電極上的電壓和回路中的工作電流。將電化學(xué)沉積技術(shù)應(yīng)用到形貌可控的金屬納米顆粒合成，可以一步實現(xiàn)金屬納米 顆粒的大規(guī)模制備及其形貌和尺寸的有效控制。而且，可以很容易獲得在基體表面不 連續(xù)并均勻分布的金屬納米顆粒，滿足在一些諸如催化、納米器件等領(lǐng)域的應(yīng)用。本 發(fā)明只需要配置一定濃度的銅鹽電解液(CuS04溶液)，控制一個合適的電壓，電解 時間60-200 s，就可以制得大面積形貌、尺寸可控的銅八面體納米顆粒。最后，產(chǎn)物 經(jīng)過去離子水的反復(fù)清洗，去除表面殘留的銅鹽，在空氣中自然晾干即可。本發(fā)明的特點是不需要任何添加劑，也不需要對電極表面進行預(yù)先修飾，本發(fā) 明只是通過簡單控制電壓，從而使得晶核不同晶向上的生長速度差變得明顯化，以達 到各向異性生長的目的；此外，作用在電極表面的電壓會影響所沉積材料在電極表面 最初的成核模式，使得納米晶核在金膜的表面瞬時成核并生長成為分布均勻的多面體 納米顆粒。此方法異常簡單、易操作，產(chǎn)物易分離、純度較高。首次將直接電沉積法 應(yīng)用到金屬多面體納米顆粒的制備，并取得了明顯的效果首次制得銅八面體納米顆 ^，且其分布均勻、單分散性良好。此方法成本低，易實現(xiàn)，易于推廣，因此工業(yè)化 前景好。電化學(xué)沉積法在制備納米材料方面具有傳統(tǒng)方法不具有的一些優(yōu)點 一方面，電 化學(xué)法制備的材料產(chǎn)率高，純度高且無污染；電還原晶體生長的可控性好，可以實現(xiàn) 晶體的各向異性生長；電化學(xué)方法非常簡單、成本低且容易操作。另一方面，電沉積 法可以通過改變所沉積材料與基體的表面能差異以及作用在電極表面的電壓來控制 最初的成核模式(瞬時成核與逐步成核)；電沉積可以使得制備的金屬納米顆粒在基 體表面固定并組裝，滿足一些特殊的應(yīng)用需求。因此，本發(fā)明首次提出的直接電沉積 法具有以下幾個優(yōu)點1)產(chǎn)率高，大規(guī)模單分散的銅八面體納米顆粒能夠在極短的時間內(nèi)(60-200 s)制得；2) 可控性好，銅納米顆粒的形貌和尺寸可以通過簡單控制反應(yīng)參數(shù)，如反應(yīng)時間來進行控制；3) 簡單、易操作，只需要簡單的二電極體系和調(diào)節(jié)沉積參數(shù)就可以實現(xiàn)；4) 銅八面體納米顆粒在基體表面不連續(xù)的分布為它的一些應(yīng)用，如納米電極， 納米傳感器等提供了有利的條件；5) 此制備方法成本較低，易于實現(xiàn)，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。 本發(fā)明既實現(xiàn)了銅納米晶體的各向異性生長，即銅八面體納米顆粒的制備，又實現(xiàn)了銅納米顆粒在基體表面尺寸、分布密度的可控。此外，由于納米顆粒與基體結(jié)合 在一起，可方便地投入應(yīng)用。而這些特點為納米材料的大規(guī)模生產(chǎn)及工業(yè)化生產(chǎn)提供 了前提。本發(fā)明方法也可用于其他貴金屬多面體納米顆粒的制備中，為合成擔(dān)載型各向異 性結(jié)構(gòu)的金屬納米顆粒提供一種新的途徑；此外，它為擔(dān)載型均勻分布的金屬、半導(dǎo) 體等納米顆粒的制備及其納米器件的制作提供了一種新的思路。


圖1為本發(fā)明合成大面積銅八面體納米顆粒的裝置示意圖。圖2為制備的銅八面體納米顆粒的不同檢測方法的圖SEM(a)-(c)、 Sketch (d)、 TEM(e)、和HRTEM(f)圖。圖3為不同反應(yīng)時間下得到的產(chǎn)物的SEM圖a) 20 s, b) 30 s， c) 40 s, d) 90 s， e) 120 s和f)180s。右上角插圖為單個銅納米顆粒的放大圖。圖4不同電壓下制得的樣品的SEM圖(電解液濃度和沉積時間分別為0.16mol/L 和120 s)。圖5隨時間變化的擔(dān)載型銅納米顆粒的紫外一可見吸收光譜圖(吸收強度=總吸 收強度一基體吸收強度)。圖l中電源l、電解槽2、電解液3、 GFE電極4、銅電極5、電阻6。
具體實施方式
將直接電沉積法應(yīng)用到形貌控制的金屬納米顆粒合成過程中，既實現(xiàn)了晶體的各 向異性生長，又使得金屬納米顆粒的尺寸和分布密度可控。首先，配置一定的銅鹽溶 液(本發(fā)明采用了CuS(V5H20,分析純)，并取出一定體積的溶液倒入電解槽中；然 后將兩個準(zhǔn)備好的電極插入電解槽，為了降低作用于工作電極的電壓，將一定阻值的 電阻串連到整個回路中；在恒壓模式下，通直流電沉積一定時間，在負極的表面就會 形成電沉積的產(chǎn)物；將負極用去離子水反復(fù)清洗，最后空氣中晾干。這樣就可制得大 面積單分散的擔(dān)載型銅八面體納米顆粒。采用電沉積法制備大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒是在一個簡單的二電極 體系中進行的。陽極為一個純銅片(純度299.95%)，每次電沉積前要用1500號金剛 石砂紙將銅片進行拋光，并依次用丙酮、乙醇和去離子水清洗，以去除銅電極表面的 氧化銅等雜質(zhì)。用于陰極的電極是在Si (111)基體的正面沉積或鍍一定厚度的金膜。 沉積前，依次用乙醇、丙酮和去離子水對硅基體進行反復(fù)清洗并在空氣中晾干。用去離子水配制硫酸銅電解液的濃度為0.08-0.24 mol/L，電解液的體積為20-100 mL;電沉積時調(diào)節(jié)恒定總電壓為10-100 mV，電解時間為20-200 s。 1.合成裝置如圖l所示，該反應(yīng)裝置由一個簡單的二電極體系(電源、電極、電解槽)構(gòu)成。 電源為一臺可以穩(wěn)壓穩(wěn)流的精密直流電源(型號SB118,上海前鋒電子設(shè)備有限公 司)；電解槽為5 cm (長)X3 cm (寬)xl cm (厚)的塑料槽；陽極的電極為純銅片(純度299.95%)，尺寸為30mmx30mm，陰極采用的是GFE電極，尺寸均為10 mmxlOmm (有效正對面積10mmx5 mm，電極間距離為40 mm)，兩個電極用鐵架 臺固定；整個回路采用銅導(dǎo)線連接，回路中間串聯(lián)了一定阻值的電阻(幾至幾百歐姆)。2. 銅八面體納米顆粒的制備(1) 依次用丙酮、乙醇和去離子水對Si (111)片反復(fù)清洗，在空氣中晾干。然 后在精密鍍膜機上沉積一定厚度的金膜；(2) 稱取一定量的銅鹽(本發(fā)明采用了 CuS(V5H20,分析純)，加入去離子水 配制成溶液，取出一定體積的溶液作為電解液；(4) 用1500號金剛石砂紙對銅電極進行拋光，依次用丙酮、乙醇和去離子水超 聲清洗，以去除表面的氧化銅等雜質(zhì)。將兩個電極插入電解液中并用鐵架臺固定，正 對面積為10mmX5mm，電極間距為40mm。將電阻串連到整個回路中。(5) 設(shè)定電源工作模式為恒壓(一個恒定的電壓值)，然后開始電沉積；(6) 反應(yīng)結(jié)束后，將擔(dān)載銅納米顆粒的陰極用去離子水中反復(fù)清洗，以去除表 面附著的CuS04晶體，然后在空氣中自然晾干。3. 影響均勻的銅八面體納米顆粒制備的主要因素有三個方面-(1) 電壓當(dāng)電壓太大時， 一方面，銅離子被還原的速度就會太快，金屬銅晶核 各個晶向的生長速度差異就非常小，從而晶體生長就以各向同性的方式進行，其產(chǎn)物 為近球形。另一方面，銅在金膜表面的成核為逐步成核模式，形成的銅納米晶的尺寸 不均勻，且無法在金膜表面形成均勻的分布。因此，合適的電壓是形成單分散且均勻 分布的銅八面體納米顆粒的關(guān)鍵。(2) 銅離子的濃度實驗結(jié)果表明，銅離子的濃度太大，晶體的生長就只能是各 向同性的模式，銅離子太小，成核和生長的速度也會很小。因此，合適的銅離子濃度 也是非常關(guān)鍵的。(3) 反應(yīng)時間產(chǎn)物隨著反應(yīng)時間的延長尺寸和形貌逐漸發(fā)生改變，到一定的時 間，完美的銅八面體納米顆粒才會形成。在電沉積過程中，首先形成的是截去兩個頂 的截頂八面體顆粒，這種現(xiàn)象在八面體顆粒形成的過程中尚屬首次。然后，隨著時間 的繼續(xù)延長，銅八面體納米顆粒的邊長會逐漸增加。銅八面體納米顆粒的表面是由八個表面能較低的(111)系列的晶面所組成。形 成過程中，由于晶體的生長速度與表面能成正比，所以各個晶向的生長速度有一定的 差異。對金屬銅而言，三個低指數(shù)面表面能大小之間的關(guān)系為^110}>7{100}>7{111}， 表明生長速度最慢的晶向為<111>方向。在一個合適的電壓驅(qū)動下，各個晶向的生長 速度差異逐漸明顯化，從而使得<110>和<100>方向的生長速度大于<111>方向。隨著 反應(yīng)的進行，{100}逐漸收縮，于是就形成了穩(wěn)定的八面體。因此，為了實現(xiàn)八面體 的形成與尺寸的可控，制備條件的優(yōu)化主要包括以下三個方面(1) 電壓在其它條件不變的情況下，分別改變電壓，并對不同電壓下生成的 產(chǎn)物進行了SEM分析。結(jié)果表明，總電壓數(shù)值在10-100 mV之間時，反應(yīng)能夠均勻 緩慢地進行，容易形成穩(wěn)定的八面體。(2) 銅離子的濃度研究表明，電解液的濃度為0.08-0.24 mol/L，可以得到單 分散、不連續(xù)分布的銅八面體納米顆粒。(3)反應(yīng)時間在適當(dāng)條件下，對不同反應(yīng)時間生成的產(chǎn)物進行了 SEM分析。 結(jié)果表明，銅顆粒的形貌隨著反應(yīng)時間逐漸演變?yōu)榉€(wěn)定的八面體，并且隨著時間的延 長可以制得不同尺寸的銅八面體納米顆粒。沉積時間控制在60-200 s時，可以制得不 同邊長的銅八面體顆粒。 直接電沉積法制備銅八面體納米顆粒實施例舉例如下以GFE基體為陰極，在適當(dāng)?shù)臈l件下(總電壓、銅離子濃度、電解時間分別為15 mV， 0.16 mol/L和60 s)，通過簡單的一步電沉積法，在陰極表面制得 了銅納米顆粒。采用掃描電子顯微鏡分析(SEM)對產(chǎn)物直接(不需要噴金)進行了 觀察，結(jié)果如圖2所示圖2(a)-(c)為產(chǎn)物不同放大倍數(shù)的SEM圖片。從圖中可以看出，大面積的粒子像 黑色的斑點一樣均勻地分散在基體的表面(圖2(a))，顆粒具有規(guī)則的八面體形貌， 且分布均勻，密度可達約1.95xl08/cm2。這些不連續(xù)的八面體顆粒的單分散性很好， 其邊長的相對偏差低于10%。它們的表面都是近似等邊三角形，其邊長為480-520 nm (圖2(b))。而且，每個八面體的表面都很光滑，看不出明顯的缺陷。有趣的是，絕 大多數(shù)的納米八面體都躺在基體的表面，它們的頂部類似"屋頂狀"(圖2(c))。除了 大部分的單獨的納米八面體以外，產(chǎn)物中也有少數(shù)由兩個或兩個以上八面體組成的復(fù) 合顆粒。圖2(d)展示了這三種不同銅納米八面體的代表性的SEM及其對應(yīng)的示意圖。 圖2(e)展示的是一個單個的銅納米八面體的透射電子顯微分析(TEM)圖片，八面體 外形的立方對稱性表明了其立方晶的特征，即有八個(111)面所包圍。將畫圓圈的 局部放大后的高分辨透射電子顯微(HRTEM)圖片表明了納米顆粒高度的結(jié)晶性， 此外，測得兩個不同方向的晶面間距為0.2103和0.3702 nm，這兩個值分別與金屬 銅的(111)和(100)的面間距(0.2134和0.3696 nm) [JCPDS No. 3-2838]接近。這兩個晶 面的法向夾角為54.2、與fcc結(jié)構(gòu)的理論值非常一致(54.7"。以上結(jié)果表明，大面積 單分散的銅八面體納米顆粒能夠通過直接電沉積法制得，且銅八面體的八個頂點是 <100>方向上相對于其它方向較快速度生長的結(jié)果。銅納米顆粒的形貌和完美八面體的尺寸是可控的。采用同樣的方法，在相同的實 驗條件(總電壓、銅離子濃度分別為15mV禾n0.16mol/L)下，在不同的反應(yīng)時間我 們可以得到不同形貌和大小的銅納米顆粒。如圖3所示，當(dāng)反應(yīng)時間從20 s增加到 40s時，產(chǎn)物均為截去兩個頂點的截頂八面體，但隨著反應(yīng)時間的延長，納米顆粒的 尺寸不斷增加，且截頂也變得越來越小，最后轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€頂點(圖l， 60s)?？梢钥?出，截頂八面體有兩個正方形和六個等腰梯形包圍，等腰梯形的腰長與底邊長的比值 從0.52 (圖3(a))逐漸增加到l.O (圖l(c))。這種形貌隨時間的演變是非常獨特的， 它與濕化學(xué)法中合成金屬八面體的形貌演變過程(六個頂同時形成)完全不同。此外， 完美銅納米八面體的邊長分別為500nm(圖1(c)),650nm (圖2(c))和2200nm (圖 2(d))，表明銅八面體納米顆粒的尺寸是可控的。那么，在沒有任何形貌控制劑的情況下，均勻分布的完美銅八面體納米顆粒是如 何形成的呢？我們認為，在直接電沉積過程中，作用在電極上的電壓是一個決定性的 因素，因為在恒壓條件下電壓可以控制晶體的成核與生長。為了證明這一假設(shè)，我們 做了一系列改變電壓的對比實驗。在串聯(lián)一個一定阻值的電阻情況下，依次改變設(shè)定 的總電壓(其它條件均不變)，就可以得到不同的產(chǎn)物。如圖4所示，當(dāng)總電壓為IO mV時，產(chǎn)物為尺寸相對較小、截去兩個頂點的八面體(圖4(a))。當(dāng)總電壓增加到 50 mV時，近似完美的銅納米八面體形成，其邊長為850-880nm (圖4(b))。然而， 當(dāng)總電壓增加到100mV時，銅納米八面體的團聚體和單獨的小尺寸銅納米八面體同 時形成?？梢钥闯觯~納米八面體的密度很高，以至于生成的團聚體；在較高的電壓 下，銅核的成核轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u成核模式，使得小尺寸的單個銅納米八面體最后在基體的 表明生成。而且，當(dāng)總電壓繼續(xù)增加到300mV時，沒有銅八面體形成，取而代之的 是近似球形的銅納米顆粒。因此，電壓對分布均勻、單分散銅納米八面體的形成起到 了決定性的作用。同時也表明，直接電沉積法不僅可以實現(xiàn)銅納米顆粒形貌和尺寸的 調(diào)節(jié)，也可以實現(xiàn)分布密度的控制。此外，我們研究了銅離子濃度對銅八面體納米顆粒形成的影響。實驗結(jié)果表明， 銅離子的濃度太大，晶體的生長就只能是各向同性的模式；銅離子太小，成核和生長的速度也會很小。因此，合適的銅離子濃度也是非常關(guān)鍵的。擔(dān)載性銅納米八面體的形成過程在合適的電還原驅(qū)動下，最初，無數(shù)的銅核在 GFE的表面瞬時形成并且均勻地分布。然后，電解液中的012+選擇性地優(yōu)先與帶電 荷的銅核發(fā)生作用并被還原。但隨著晶體的各向異性生長，截去兩個頂點的截頂八面 體在短時間內(nèi)形成。隨著沉積反應(yīng)的繼續(xù)，電解液中的C^+不斷地在這些截頂八面體的表面被還原，顆粒的尺寸逐漸增大，兩個截定也逐漸收縮并轉(zhuǎn)變成一個頂點，最后 完美的八面體形成。隨著反應(yīng)時間的延長，銅納米八面體的尺寸逐漸增大。由于瞬時 成核的任意性，那些離得很近的兩個和多個銅核就逐漸長在一起，并首先形成截頂?shù)?復(fù)合顆粒，然后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合的八面體。圖5為隨時間變化的銅納米晶的紫外一可見吸收光譜圖。曲線",6， c和d分別為 20，30，40和60s時反應(yīng)產(chǎn)物的吸收譜(總的吸收強度一基體的吸收強度)。在對應(yīng)于 ^20s產(chǎn)物的曲線"中，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的峰。當(dāng)Z增加到30s時， 一個平坦的峰在吸 收波長為大約325 nm處出現(xiàn)了。在對應(yīng)于/=40 s產(chǎn)物的曲線c中，這個峰分裂為兩 個相鄰的峰(305和340nm處)。以前的文獻報道指出，多面體形貌的金屬納米晶可 能產(chǎn)生兩個等離激元峰。因此，這個吸收峰的分裂可能是納米晶向完美八面體形貌演 變的特征。此外，兩個不太明顯的肩峰在大約400nm和460nm處出現(xiàn)了。這兩個肩 峰和前面提到的峰可能是銅納米八面體的特征吸收，因為當(dāng)當(dāng)f增加到60 s的產(chǎn)物所 對應(yīng)的吸收譜也出現(xiàn)了這兩個肩峰且沒有發(fā)生明顯的移動。而且，所有的特征峰和肩 峰的強度都隨時間的增加明顯增強了，這表明隨著納米晶各向異性形貌的明顯化，其 對光的吸收也逐漸增強。
權(quán)利要求
1、大面積均勻分布的銅納米八面體的制備方法其特征是陽極為一個純度≥99.95％純銅片，陰極使用的電極是在金屬或硅片的正面沉積或鍍金膜，電解液是硫酸銅溶液；銅鹽電解液的濃度為0.08-0.24mol/L；電沉積時調(diào)節(jié)恒定總電壓為10-100mV，電解時間為20-200s；反應(yīng)后將負載銅納米的負極用去離子水反復(fù)清洗，最后在空氣中晾干。
2、 由權(quán)利要求1所述的大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的制備方法，其特 征是將一定阻值的電阻串聯(lián)在回路中；在恒壓條件下電解，控制總電壓在10-100mV。
3、 由權(quán)利要求1或2所述的大面積均勻分布的銅納米八面體的制備方法，其特 征是陽極的電極為純銅片，尺寸為30 mmx40 mm 30 mmx20 mm;陰極采用的是硅 片的正面沉積或鍍金膜電極(GFE)，尺寸均為10mmxlOmm 10mmx5mm;正對 面積為10mmX5mm，電極間距離為30 50 mm，兩個電極用鐵架臺固定；電解液 的體積為20-100 ml。
4、 由權(quán)利要求1所述的大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的制備方法，其特 征是通過改變電壓、電解液濃度和電解時間控制產(chǎn)物中銅納米顆粒的形貌、尺寸和分 布密度。
5、 由權(quán)利要求1所述的大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的制備方法，其特 征是先依次用丙酮、乙醇和去離子水對Si (111)片反復(fù)清洗，在空氣中晾干，然后 在精密鍍膜機上沉積一定厚度的金膜；以硫酸銅加入去離子水配制成電解液；用金剛 石砂紙對陽極銅電極進行拋光，依次用丙酮、乙醇和去離子水清洗，以去除表面的氧 化銅等雜質(zhì)；將兩個電極插入電解液中并用鐵架臺固定，正對面積為10mmX5mm， 電極間距為40mm。將電阻串連到整個回路中；以恒壓模式開始電沉積；反應(yīng)結(jié)束后， 將擔(dān)載銅納米晶的陰極用去離子水中反復(fù)清洗，以去除表面附著的CuS04晶體，然后 在空氣中自然晾干。
6、 大面積均勻分布的銅八面體納米顆粒的制備裝置包括一臺穩(wěn)壓穩(wěn)流的精密 直流電源，固定兩個電極之間距離的電解槽為一個長方形塑料槽，其尺寸為5 cm (長)x3 cm (寬)x0.5 cm (厚)；整個回路釆用銅導(dǎo)線連接，回路中間串聯(lián)了一個一定阻 值的電阻，用于降低作用在電極上的電壓和回路中的工作電流，其中陽極為一個純銅 片(純度299.95%)，陰極使用的是在金屬或硅片正面沉積或鍍金膜所制得的電極。
全文摘要
大面積均勻分布的銅納米八面體的制備方法采用電解沉積方法，陽極為一個純度≥99.95％純銅片，陰極使用的電極是在金屬或硅片的正面沉積或鍍金膜，電解液是硫酸銅溶液；銅鹽電解液的濃度為0.08-0.24mol/L；電沉積時調(diào)節(jié)恒定總電壓為10-100mV，電解時間為20-200s；反應(yīng)后將負載銅納米的負極用去離子水反復(fù)清洗，最后在空氣中晾干。本發(fā)明采用了恒壓的模式；電解槽為塑料槽；本發(fā)明制備的銅納米晶在GFE基體表面分布的很均勻，其單分散較好，產(chǎn)率高且尺寸可控。本發(fā)明方法簡單、易操作，產(chǎn)物易分離、純度較高，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號C25C1/00GK101250725SQ20071019029
公開日2008年8月27日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者唐少春, 孟祥康, 朱少鵬, 陳延峰 申請人:南京大學(xué)