本發(fā)明涉及一種Cu2O納米陣列的制備方法。
背景技術：
Cu2O是銅的一價氧化物，通常為磚紅色粉末，立方晶系。在酸性的條件下容易發(fā)生歧化反應生成銅單質和二價的銅離子。Cu2O具有低毒、廉價、容易制備、吸收可見光以及能帶可調的優(yōu)越性，在太陽能的轉換方面表現出巨大的潛在應用價值。此外Cu2O還可用于制備船底防污漆、著色劑、儲磁器、電極材料。氧化亞銅能帶隙在2.2eV左右，其晶體對空穴的導通性比較好，所以在太陽光的照射下，氧化亞銅能產生光生載流子，易被可見光激發(fā)，是一種良好的無機氧化物半導體材料。在理論上，氧化亞銅的光電轉化效率可以達到20%。隨著太陽能電池的發(fā)展，Cu2O納米材料和Cu2O復合材料更加引起人們關注。氧化亞銅常用的制備工藝參數對制備的薄膜材料的結構和性能有重要的影響。目前制備Cu2O的方法有：真空蒸發(fā)法、化學氣相沉積法、溶膠凝膠法、磁控濺射法和熱氧化法等。雖然真空蒸發(fā)法制備納米Cu2O薄膜純度較高，但所需技術設備要求較高；化學氣相沉積法制備納米Cu2O所需的反應設備昂貴且反應參數需要精確控制；在溶膠-凝膠法制備過程中，溶膠容易團聚，工藝參數不容易控制；磁控濺射法雖然方法簡單，但是這種高能沉積方法容易對已生成的薄膜表面造成損失，薄膜的均勻性差；熱氧化法制備納米氧化亞銅，反應需在高溫下進行，不易達到。本發(fā)明采用的陽極氧化法制備Cu2O納米陣列尚未見報道。該方法具有工藝參數容易控制、反應條件溫和、能制備出排列有序、密度較高和光電性能良好的Cu2O納米陣列。通過改變工藝條件可有效地控制樣品陣列的厚度。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的是提供一種陽極氧化法制備Cu2O納米陣列的方法。
本發(fā)明具體步驟為：
將8.8 mmol/L~0.115 mol/L NH4F溶液、7.54 mol/L~7.99 mol/L甘油水溶液與0.027 mmol/L~0.295 mmol/L十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶液混合均勻，配制成弱酸性電解液;以Cu片作陽極，Pt片作陰極，在15 V~35 V的陽極氧化電壓下氧化2 ~18分鐘，即在Cu片上獲得Cu2O納米陣列。其光電壓達到0.0801～0.2693 V。
本發(fā)明與其他相關技術相比，本法制備Cu2O納米陣列最顯著的特點是利用NH4F的弱酸性和甘油具有潤滑性，使Cu2O納米陣列更加光滑平整有序。而這種形貌的Cu2O薄膜也更加有利于載流子的定向傳輸，使其具有更高的光電壓值。另外，此方法的沉積過程在室溫下就可以進行，具有生產周期短、操作簡單安全、產物的組成、結晶狀況、薄膜厚度及其它性質可方便調控等特點。
具體實施方式
實施例1：
將8.8 mmol/L NH4F溶液、7.54 mol/L甘油水溶液與0.228 mmol/L CTAB溶液混合均勻，配制成弱酸性電解液。以Cu片作陽極，Pt片作陰極，在20 V的陽極氧化電壓下氧化2分鐘，反應過程中始終使電解液處于勻速磁力攪拌狀態(tài)下。取出Cu片，在Cu片上即獲得Cu2O納米陣列。測試其光電壓達到0.0801 V。
實施例2：
將0.035 mol/L NH4F溶液、7.80 mol/L甘油水溶液與0.027 mmol/L CTAB溶液混合均勻，配制成弱酸性電解液。以Cu片作陽極，Pt片作陰極，在15 V的陽極氧化電壓下氧化14分鐘，反應過程中始終使電解液處于勻速磁力攪拌狀態(tài)下。取出Cu片，在Cu片上即獲得Cu2O納米陣列。測試其光電壓達到0.1732 V。
實施例3：
將0.062 mol/L NH4F溶液、7.93 mol/L甘油水溶液與0.027 mmol/L CTAB溶液混合均勻，配制成弱酸性電解液。以Cu片作陽極，Pt片作陰極，在25 V的陽極氧化電壓下氧化10分鐘，反應過程中始終使電解液處于勻速磁力攪拌狀態(tài)下。取出Cu片，在Cu片上即獲得Cu2O納米陣列。測試其光電壓達到0.2693 V。
實施例4：
將0.115 mol/L NH4F溶液、7.99 mol/L甘油水溶液與0.094 mmol/L CTAB溶液混合均勻，配制成弱酸性電解液。以Cu片作陽極，Pt片作陰極，在35 V的陽極氧化電壓下氧化18分鐘，反應過程中始終使電解液處于勻速磁力攪拌狀態(tài)下。取出Cu片，在Cu片上即獲得Cu2O納米陣列。測試其光電壓達到0.1944 V。
實施例5：
將0.088 mol/L NH4F溶液、7.54 mol/L甘油水溶液與0.295 mmol/L CTAB溶液混合均勻，配制成弱酸性電解液。以Cu片作陽極，Pt片作陰極，在30 V的陽極氧化電壓下氧化6分鐘，反應過程中始終使電解液處于勻速磁力攪拌狀態(tài)下。取出Cu片，在Cu片上即獲得Cu2O納米陣列。測試其光電壓達到0.1227 V。