CN101264923A - 一种CuO稻草状纳米结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CuO稻草状纳米结构及其制备方法，这种纳米稻草是由多簇CuO纳米线从衬底直接生长而成的，具有很密集的浓度，并具有比较尖锐的尖端，其长度在为30－60μm，顶端直径为100－300nm。本发明为一种CuO纳米稻草状结构。相对于以前合成的纳米结构，本发明的突出特点是：(1)生长温度非常低，只需要在室温的情况下进行，小烧杯中的温度最高也只有50℃，所以降低了对设备的要求；(2)压力只需要是常压即可；(3)不需要非常困难的操作，方法非常的简单；(4)不需要催化剂，节省资源；(5)成本低，重复性好，而且是大面积的生长。

Description

一种CuO稻草状纳米结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米结构，具体涉及一种由纳米构造而成的CuO稻草状结构以及用水热的方法，在正常的大气压强和没有催化剂的条件下，在铜片衬底上得到大面积这种结构的制备方法，属于半导体材料、光电子材料与器件技术领域。
技术背景
CuO是一种宽禁带半导体，并且具有较大的激子束缚能，在光电子器件、光催化和太阳能电池中有很大的应用前景，又由于其热稳定性，高机械强度和化学稳定性等特殊性质，引起了人们对其纳米结构的场发射特性研究的兴趣。特别是近年来，视频技术的不断进步导致人们对视觉感受的不断提高。原来的CRT(阴极射线管)及其LCD液晶显示器凸现出它们的一些弊端，等离子的造价太高的问题，人们对场发射显示器越来越感兴趣，对其期望值也越来越高，想必在不久的将来由场发射材料制造的显示设备将大批的普及。所以近来，人们利用各种方法(固相法、控制双射流的液相沉积技术、喷雾热解法、醇解法和声化学法等)制备出了各种不同的一维CuO纳米结构，例如纳米线，纳米带，纳米针，纳米蒲公英，纳米铅笔，纳米棒等，并对这些纳米结构的场发射特性进行了研究，结果表明，具有尖端的那些纳米结构更容易发射出电子，然而到目前为止，所有的一维纳米结构由于其表面比较的光滑往往都只能从顶端发射电子，所以多尖端的纳米结构才能进一步的提高场发射性能的，所以有必要制作一种具有密集尖端的CuO纳米结构来作为新一代的场发射阴极材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种CuO稻草状纳米结构及其制备方法。
本发明所提供的CuO稻草状纳米结构及其制备方法，在国际上是首次报道，这种纳米稻草是由多簇CuO纳米线从衬底直接生长而成的，具有很密集的浓度，并具有比较尖锐的尖端，其长度在为30-60μm，顶端直径为100-300nm。
这种CuO稻草状纳米结构的制备方法，具体工艺如下：
a)将铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1cm×1.5cm；
b)取10M/L(摩尔每升)的KOH溶液10-15毫升放入烧杯中；
c)把铜片放入小烧杯中，静置60min-70min；
d)再用量筒取15-20毫升浓度为30％双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入烧杯中；
e)反应进行12-13小时后，把表面完全变黑的铜片取出；
f)把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用60℃-70℃烘干；
g)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜；
上述铜片纯度为99％，厚度为0.1-0.3mm。
所述的KOH纯度为82％产自上海凌锋化学试剂有限公司。
所述的双氧水(H2O2)浓度为30％产自上海凌锋化学试剂有限公司。
所述的烘箱为上海一恒科技公司型号DHG-9075A型。
本发明为一种CuO纳米稻草状结构。相对于以前合成的纳米结构，本发明的突出特点是：(1)生长温度非常低，只需要在室温的情况下进行，小烧杯中的温度最高也只有50℃，所以降低了对设备的要求；(2)压力只需要是常压即可；(3)不需要非常困难的操作，方法非常的简单；(4)不需要催化剂，节省资源；(5)成本低，重复性好，而且是大面积的生长。
附图说明
图1是CuO稻草状纳米结构的X射线衍射图；
图2a是大量纳米稻草的SEM照片；
图2b是纳米稻草的放大倍数的SEM照片；
图2c是顶端的高放大倍数SEM照片。
具体实施方式
实施例1：
1)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1cm×1.5cm；
2)取10M/L(摩尔每升)的KOH溶液10毫升放入50毫升的烧杯中；
3)把铜片放入小烧杯中，静置60min；
4)再用量筒取15毫升双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水(浓度30％)滴入烧杯中；
5)反应进行12小时后，把表面完全变黑的铜片取出；
6)把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用60℃烘干；
7)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。
实施例2：
1)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1cm×1.5cm；
2)取10M/L(摩尔每升)的KOH溶液12毫升放入50毫升的烧杯中；
3)把铜片放入小烧杯中，静置65min；
4)再用量筒取15毫升双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水(浓度30％)滴入小烧杯中；
5)反应进行12小时后，把表面完全变黑的铜片取出；
6)把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用65℃烘干；
7)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。
实施例3：
1)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1cm×1.5cm；
2)取10M/L(摩尔每升)的KOH溶液15毫升放入50毫升的烧杯中；
3)把铜片放入小烧杯中，静置70min；
4)再用量筒取20毫升双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水(浓度30％)滴入烧杯中；
5)反应进行13小时后，把表面完全变黑的铜片取出；
6)把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用70℃烘干；
7)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。
实施例4：
1)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1cm×1.5cm；
2)取10M/L(摩尔每升)的KOH溶液15毫升放入50毫升的烧杯中；
3)把铜片放入小烧杯中，静置70min；
4)再用量筒取15毫升双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水(浓度30％)滴入烧杯中；
5)反应进行12小时后，把表面完全变黑的铜片取出；
6)把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用65℃烘干；
7)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。
上述实例中所得到的氧化铜纳米材料放大后的SEM图片如图2a、图2b和图2c所示，从图中可以看出，生长出的氧化铜具有密集尖端的CuO纳米结构。
如图1所示的CuO稻草状纳米结构的X射线衍射图，从XRD图上我们可以看出来由于生长在铜衬底上的氧化铜，所以几个主峰是铜峰，还有由于氧化不彻底的氧化亚铜的峰。剩下均为氧化铜峰，可以看出氧化铜沿着各个径向生长比较均匀，中间一个氧化铜的峰为(111)径向，因为该方法中氧化铜的择优生长的径向。

Claims (6)

1、一种CuO稻草状纳米结构，其特征在于：这种纳米稻草是由多簇CuO纳米线从衬底直接生长而成的，具有很密集的浓度，并具有比较尖锐的尖端，其长度为30-60μm，顶端直径为100-300nm。
2、如权利要求1所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，具体工艺如下：
a)将铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1cm×1.5cm；
b)取10M/L(摩尔每升)的KOH溶液10-15毫升放入烧杯中；
c)把铜片放入小烧杯中，静置60min-70min；
d)再用量筒取15-20毫升浓度为30％双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入烧杯中；
e)反应进行12-13小时后，把表面完全变黑的铜片取出；
f)把铜片表面用去离子水和酒精进行清洗，在恒温烘箱中用60℃-70℃烘干；
g)从烘箱中取出，即可看到表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜；
3、根据权利要求2所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，其特征在于：铜片的纯度为99％以上，厚度为0.1-0.3mm。
4、根据权利要求2所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，其特征在于：KOH产自上海凌锋化学试剂有限公司。
5、根据权利要求2所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，其特征在于：所述的双氧水(H2O2)浓度为30％产自上海凌锋化学试剂有限公司。
6、根据权利要求2所述的CuO稻草状纳米结构的制备方法，其特征在于：所述的烘箱为上海一恒科技公司型号DHG-9075A型。
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