CN106591922B - 一种Cu2O纳米薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Cu2O纳米薄膜的制备方法。配制含0.0244~0.1220mol/L CuSO4、0.0006~0.0122mol/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.0244~0.0854mol/L N2H4.H2O、0.0390~0.1951mol/L NaOH四种溶液的电解液，在匀速磁力搅拌下，以Cu片作阳极，Pt片作阴极，在5V~20V电压下氧化5~15分钟，即在Cu片上获得光电压值0.0985V~0.3035V的Cu2O纳米薄膜。本发明对原料及仪器要求不高、工艺简单、周期非常短，制备的样品光电性能优良。

Description

一种Cu2O纳米薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种Cu2O纳米薄膜的制备方法。
背景技术
Cu2O是一种优良的半导体材料，具有廉价、易操作生产、无毒、方便储存等优点。Cu2O的禁带宽度在2.1eV左右，相对较窄的禁带宽度决定了它在可见光区就能够很好的被太阳光激发产生光生载流子。在理论上，Cu2O纳米材料的光电转化效率可以达到20%，具有着良好的光电转换性能，是一种非常有潜力的太阳能电池材料。随着能源问题的日益严峻，Cu2O纳米材料无论是理论研究还是工业生产都受到了越来越多的关注。Cu2O纳米材料除了在光电性能方面有显著优点外，在光催化、传感器、船舶涂料、电极材料等方面同样具备着很高的研究应用价值。自1998年Ikdea等首次提出Cu2O可以将阳光下的水催化分解为氢气和氧气以来，国内外科研工作者在制备纳米Cu2O的不同微观形貌上以及研究纳米Cu2O的不同性能上获得了很多成果。目前，Cu2O纳米材料的主要制备方法有水热法、溶剂热法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法、热氧化法等。水热法和溶剂热法需要高温高压环境，这对生产设备要求很高，难以大规模；磁控溅射法虽然可以很好地控制纳米尺寸，但设备非常昂贵；溶胶-凝胶法对反应工艺参数要求很高，容易发生团聚现象；热氧化法所需要的高温条件难以到达，设备的功率稳定性及安全性要求很高。本发明采用阳极氧化法制备Cu2O纳米薄膜，其制备工艺简单，工艺参数容易控制，反应条件温和，制备周期非常短，其所测样品光电转换性能良好。该方法所用的反应溶液体系新颖高效尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种阳极氧化法制备氧化亚铜纳米薄膜的方法。
具体步骤为：
配制含0.0244~0.1220mol/L CuSO4、0.0006~0.0122mol/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.0244~0.0854mol/L N2H4.H2O、0.0390~0.1951mol/L NaOH四种溶液的电解液，在匀速磁力搅拌下，以Cu片作阳极，Pt片作阴极，在5V~20V电压下氧化5~15分钟，即在Cu片上获得光电压值 0.0985V~0.3035V的Cu2O纳米薄膜。
本发明与其他相关技术相比，阳极氧化法制备Cu2O纳米薄膜最显著的特点是碱性环境下通过阳极电解铜片产生的Cu2+离子与高活性Cu单质（N2H4.H2O还原CTAB包裹的CuSO4所形成）迅速生成Cu+离子，Cu+离子与OH-离子反应生成的CuOH通过失水形成直径在100nm左右的Cu2O颗粒。这种尺寸很小的Cu2O纳米粒子更有利于被太阳光激发而产生光生电子，从而使其具有优良的光电性能，光电压可达0.3035V。此方法对原料及仪器要求不高、工艺简单、周期非常短，产品的光电性能优良。
具体实施方式
实施例1：
配制含0.0244mol/L CuSO4、0.0122mol/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.0488mol/L N2H4.H2O、0.0390mol/L NaOH四种溶液的电解液;在匀速磁力搅拌下，以Cu片作阳极，Pt片作阴极，在5V电压下氧化7分钟，即在Cu片上获得光电压值0.1367V的Cu2O纳米薄膜。
实施例2：
配制含0.0731mol/L CuSO4、0.0006mol/L CTAB、0.0854mol/L N2H4.H2O、0.1951mol/L NaOH四种溶液的电解液;在匀速磁力搅拌下，以Cu片作阳极，Pt片作阴极，在10V电压下氧化5分钟，即在Cu片上获得光电压值0.1023V的Cu2O纳米薄膜。
实施例3：
配制含0.1220mol/L CuSO4、0.006mol/L CTAB、0.0244mol/L N2H4.H2O、0.1171mol/L NaOH四种溶液的电解液;在匀速磁力搅拌下，以Cu片作阳极，Pt片作阴极，在7V电压下氧化15分钟，即在Cu片上获得光电压值0.0985V的Cu2O纳米薄膜。
实施例4：
配制含0.0976mol/L CuSO4、0.0024mol/L CTAB、0.0488mol/L N2H4.H2O、0.0585mol/L NaOH四种溶液的电解液，在匀速磁力搅拌下，以Cu片作阳极，Pt片作阴极，在15V电压下氧化10分钟，即在Cu片上获得光电压值0.3035V的Cu2O纳米薄膜。

Claims (1)

1.一种Cu2O纳米薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：
配制含0.0244~0.1220mol/L CuSO4、0.0006~0.0122mol/L十六烷基三甲基溴化铵、0.0244~0.0854mol/L N2H4∙H2O、0.0390~0.1951mol/L NaOH四种溶液的电解液，在匀速磁力搅拌下，以Cu片作阳极，Pt片作阴极，在5V~20V电压下氧化5~15分钟，即在Cu片上获得光电压值为0.0985V~0.3035V的Cu2O纳米薄膜。
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