CN101481132A - 一种CuO棱柱状纳米结构及其制备方法 - Google Patents

一种CuO棱柱状纳米结构及其制备方法 Download PDF

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尚德建
郁可
徐建文
吴晋
许玉娥
李立君
朱自强
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Abstract

本发明涉及一种CuO棱柱状纳米结构及其制备方法。属于半导体材料、极化材料与器件技术领域。具体步骤为a)先将铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片1.5cm×2cm；b)取物质量浓度为20％的氨水25－30毫升放入100ml广口瓶中，紧闭瓶口；c)将铜片放入装有氨水的广口瓶中；d)用量筒取10－15毫升浓度为30％的双氧水匀速逐滴滴入广口瓶中，紧闭瓶口；e)将广口瓶放入60℃－65℃温度的水浴锅，反应进行2－3小时后，取出铜片放于培养皿上；f)把培养皿放入恒温烘箱中用140℃－150℃温度煅烧；g)从烘箱中取出培养皿，即可看到铜片表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜，即为本发明的纳米结构。

Description

一种CuO棱柱状纳米结构及其制备方法
技术领域
本发明属于半导体材料、极化材料与器件技术领域，具体涉及一种由纳米构造而成的CuO棱柱状纳米结构以及用两步法(状态由固-液-固转变)的制备该纳米结构的方法。
技术背景
CuO是一种窄禁带半导体，带隙为1.2eV，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粗糙表面的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棱柱状纳米结构，以及制备这种CuO棱柱状纳米结构的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
本发明提供一种CuO棱柱状纳米结构及其制备方法，这种CuO棱柱状纳米结构通过水热和煅烧两步法在衬底直接生长而成的，产物具有很高的密度，并具有比粗糙的表面，其长度在一般在2-6μm，顶端正方形边长一般在400-700nm左右。更优的为：长度为3-6μm，顶端正方形边长为400-700nm。
这种CuO棱柱状纳米结构的制备方法，其具体工艺如下：
a)先将铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1.5cm×2cm；
b)取物质量浓度为20％的氨水(NH3·H2O)25-30毫升放入100ml广口瓶中，紧闭瓶口；
c)将铜片放入装有氨水的广口瓶中；
d)用量筒取10-15毫升浓度为30％的双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入广口瓶中，紧闭瓶口；
e)将广口瓶放入60℃-65℃温度的水浴锅，反应进行2-3小时后，取出铜片放于培养皿上；
f)把培养皿放入恒温烘箱中用140℃-150℃温度煅烧；
g)从烘箱中取出培养皿，即可看到铜片表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜，即为本发明的纳米结构。
所述的铜片纯度为99％，厚度为0.1-0.3mm；
所述的NH3·H2O选自上海凌锋化学试剂有限公司；
所述的H2O2选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棱柱状纳米结构。相对于以前合成的纳米结构，本发明的突出特点是：(1)低压，压力只需要是常压即可；(2)不需要催化剂，节省资源，低生产成本；(3)不需要非常困难的操作，方法非常的简单；(4)成本低，重复性好，而且是大面积的生长；(5)温度不高，没有危险。
附图说明
图1是CuO的纳米稻草的X射线衍射图；
图2是大量氧化铜纳米棱柱的SEM照片；
图3是纳米棱柱高放大倍数的SEM照片。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
实施例1
a)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1.5cm×2cm；
b)取物质量浓度为20％的氨水(NH3·H2O)25毫升放入100ml广口瓶中，紧闭瓶口；
c)把打磨好的铜片放入装有氨水的广口瓶中；
d)再用量筒取10毫升浓度为30％的双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入广口瓶中，紧闭瓶口；
e)把广口瓶放入60℃的水浴锅，反应进行2小时后，取出铜片放于培养皿上；
f)把培养皿放入恒温烘箱中用140℃煅烧；
g)从烘箱中取出培养皿，即可看到铜片表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。
实施例2
a)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1.5cm×2cm；
b)取物质量浓度20％的氨水(NH3·H2O)30毫升放入100ml广口瓶中，紧闭瓶口；
c)把打磨好的铜片放入装有氨水的广口瓶中；
d)再用量筒取15毫升浓度为30％的双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入广口瓶中，紧闭瓶口；
e)把广口瓶放入65℃的水浴锅，反应进行3小时后，取出铜片放于培养皿上；
f)把培养皿放入恒温烘箱中用150℃煅烧；
g)从烘箱中取出培养皿，即可看到铜片表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。
实施例3
a)把铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1.5cm×2cm；
b)取物质量浓度为20％的氨水(NH3·H2O)26毫升放入100ml广口瓶中，紧闭瓶口；
c)把打磨好的铜片放入装有氨水的广口瓶中；
d)再用量筒取12毫升浓度为30％的双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入广口瓶中，紧闭瓶口；
e)把广口瓶放入63℃的水浴锅，反应进行2.5小时后，取出铜片放于培养皿上；
f)把培养皿放入恒温烘箱中用145℃的温度煅烧；
g)从烘箱中取出培养皿，即可看到铜片表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜。
从图1的所示的XRD图上我们可以看出由于是生长在铜衬底上的氧化铜纳米棱柱，所以三个主峰(标记着黑点)是均是铜峰，其余峰均为氧化铜峰(以星号为标记)，可以看出生成物氧化铜纳米棱柱非常纯净，不含氧化亚铜和氢氧化铜等杂质。其中铜峰为(002)径向，因为该方法中氧化铜的择优生长的径向。
图2为实施例2，NH3·H2O浓度为20％，煅烧温度150摄氏度时候生长的氧化铜纳米棱柱概貌。图3为将图2放大到14000倍时的SEM图，从图中我们可以清楚看到，所得的CuO长度为3-6μm，顶端正方形边长为400-700nm。

Claims (3)

1、一种CuO棱柱状纳米结构，其特征在于：这种CuO棱柱状纳米结构通过水热和煅烧两步法在衬底直接生长而成的，并具有比粗糙的表面，其长度为2-6μm，顶端正方形边长为400-700nm。
2、根据权利要求1所述的一种CuO棱柱状纳米结构，其特征在于：所述的CuO棱柱状纳米结构长度为3-6μm，顶端正方形边长为400-700nm。
3、权利要求1所述的CuO棱柱状纳米结构的制备方法，其具体工艺如下：
a)先将铜片打磨，用超声波清洗干净，然后切成几小片约1.5cm×2cm；
b)取物质量浓度为20％的氨水(NH3·H2O)25-30毫升放入100ml广口瓶中，紧闭瓶口；
c)将铜片放入装有氨水的广口瓶中；
d)用量筒取10-15毫升浓度为30％的双氧水，然后用滴管匀速逐滴的把双氧水滴入广口瓶中，紧闭瓶口；
e)将广口瓶放入60℃-65℃温度的水浴锅，反应进行2-3小时后，取出铜片放于培养皿上；
f)把培养皿放入恒温烘箱中用140℃-150℃温度煅烧；
g)从烘箱中取出培养皿，即可看到铜片表面凸起的一簇一簇的黑色氧化铜，即为本发明的纳米结构。
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