CN112517004B - 一种Cu/Cu2O复合薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种Cu/Cu2O复合薄膜及其制备方法和应用。本发明提供了一种Cu/Cu2O复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：在Ar和O2的混合气氛中，以Cu单质作为靶材，进行掠入射磁控溅射，得到所述Cu/Cu2O复合薄膜；所述掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°。本发明采用掠入射磁控溅射方法成功制备了Cu/Cu2O复合薄膜，复合薄膜呈颗粒状形貌，颗粒间空隙较大，Cu/Cu2O复合薄膜的这种分散的颗粒状形貌，使其具有较大的比表面积，有利于光生载流子的传递和催化性能的增强。
Description
技术领域
本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种Cu/Cu2O复合薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
有机染料和硝基芳香族化合物广泛应用于织物生产、油漆、食品和家具等众多行业。大量的染料和含硝基芳香族化合物排放到水体中，造成了严重的水污染，威胁着水生生物和人类的健康。抑制日益恶化的水污染的重要措施是有效去除废水的有毒有机污染物。但是采用传统的生物吸附、过滤、焚烧、活性炭吸附、混凝、微生物降解和厌氧处理等常规水处理工艺对水中杂质进行降解时，由于受使用后会产生对环境有害的副产物、效率低、耗时长和成本高等的限制，这些传统工艺技术均不足以解决污水的降解问题。
光催化剂具有成本低、带隙窄、合成方法简单等独特的物理化学特性，可有效分解污染物，其中Cu/Cu2O纳米粉体具有成本低、带隙窄、合成方法简单等独特的物理化学特性，可有效分解水中的污染物。但是Cu/Cu2O纳米粉体存在降解后回收困难，可回收性差等缺点。利用Cu/Cu2O复合薄膜光催化剂代替粉体可以很好的解决这一问题。
但是，现有技术中采用热蒸发法、自选镀膜法、电沉积、分子束外延法、溶胶凝胶法、喷雾热解法、垂直磁控溅射法和化学气相沉积等制备的Cu/Cu2O 复合薄膜催化性能不够好，例如，Effects of Annealing Temperature on the Properties of Copper FilmsPrepared by Magnetron Sputtering，Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition中采用垂直磁控溅射后经退火处理制备的Cu/Cu2O薄膜光催化效率在2小时降解了35％，而在6个小时时仅降解了51％。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种Cu/Cu2O复合薄膜及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法得到的Cu/Cu2O复合薄膜呈独立地颗粒状，且颗粒间的空隙大，从而增大了Cu/Cu2O复合薄膜的比表面积，使Cu/Cu2O复合薄膜具有优异的光催化活性。
本发明提供了一种Cu/Cu2O复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
在包含Ar和O2的混合气氛中，以Cu单质作为靶材，进行掠入射磁控溅射，在所述衬底表面得到所述Cu/Cu2O复合薄膜；
所述掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°。
优选的，所述Ar和O2的体积流量比为30:(1.5～2.0)。
优选的，所述掠入射磁控溅射的压强为0.4～1.0Pa。
优选的，所述掠入射磁控溅射的温度为300～500℃。
优选的，所述掠入射磁控溅射的射频功率为80～200W。
优选的，所述掠入射磁控溅射的时间为20～120min。
优选的，所述衬底包括ITO玻璃或硅片。
本发明提供了上述技术方案所述的制备方法得到的Cu/Cu2O复合薄膜，所述Cu/Cu2O复合薄膜呈颗粒状，所述Cu/Cu2O复合复合薄膜中的颗粒的粒径为100～200nm
优选的，所述Cu/Cu2O复合薄膜中Cu和Cu2O的物质的量的比为 (0.4～0.6)：1。
本发明还提供了上述技术方案所述的Cu/Cu2O复合薄膜在光催化领域中作为光催化剂的应用。
本发明提供了一种Cu/Cu2O复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：在 Ar和O2的混合气氛中，以Cu单质作为靶材，进行掠入射磁控溅射，得到所述Cu/Cu2O复合薄膜；所述掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°。本发明采用掠射角磁控溅射方法，在Ar和O2的混合气氛中，以Cu单质作为靶材，在衬底上成功制备了Cu/Cu2O复合薄膜，通过控制掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°，在斜入射沉积过程中，阴影效应的产生使复合薄膜逐渐生长成为颗粒状，且颗粒间的空隙大，Cu/Cu2O复合薄膜的这种分散的颗粒状形貌，使其具有较大的比表面积，增强光生载流子的传递和光催化性能；而且Cu 的存在可以产生更多的光生电子的空穴来参与光催化反应，增强了Cu/Cu2O 复合薄膜的可见光吸收；且Cu/Cu2O以分散的纳米颗粒状存在，作为光电子的空穴快速分离的位置多，有利于光子的迁移，在可见光下，被激发的电子首先从Cu2O价带转移到Cu2O的导带上，同时被Cu单质捕获，增强了载流子的分离，在Cu2O的价带中积累了较多的空穴参与氧化反应。由实施例的结果表明，本发明制备得到的Cu/Cu2O复合薄膜在120min内降解了92％的亚甲基蓝，具有优异的光催化活性。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的Cu/Cu2O复合薄膜的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1制备得到的Cu/Cu2O复合薄膜的XRD图；
图3为本发明实施例2制备得到的Cu/Cu2O复合薄膜的扫描电镜图；
图4为本发明实施例3制备得到的Cu/Cu2O复合薄膜的扫描电镜图；
图5为本发明实施例1制备得到的Cu/Cu2O复合薄膜的光催化性能测试图。
具体实施方式
本发明提供了一种Cu/Cu2O复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
在包含Ar和O2的混合气氛中，以Cu单质作为靶材，进行掠入射磁控溅射，在衬底表面得到所述Cu/Cu2O复合薄膜；
所述掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°。
本发明采用掠射角磁控溅射方法，在Ar和O2的混合气氛中，以Cu单质作为靶材，在衬底上成功制备了Cu/Cu2O复合薄膜，通过控制掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°，在斜入射沉积过程中，阴影效应的产生使Cu/Cu2O 复合薄膜逐渐生长成为颗粒状，且颗粒间的空隙大，Cu/Cu2O复合薄膜的这种分散的颗粒状形貌，使其具有较大的比表面积，增强光生载流子的传递和光催化性能。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，进行掠入射磁控溅射前，优选对所述衬底和Cu单质靶材进行预处理；对所衬底的预处理优选为将所述衬底割成2cm×2cm的尺寸后，依次在丙酮、酒精和去离子水中分别超声10min，吹风机吹干。在本发明中，在本发明中，所述衬底优选包括ITO玻璃或硅片，更优选包括ITO玻璃。
所述对Cu单质靶材的预处理优选为采用Ar离子溅射，清洗掉靶材表面上的污染物；本发明对所述Ar离子溅射的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的溅射条件进行即可。
在本发明中，所述Ar为溅射气体，所述O2为反应气体。
在本发明中，所述Ar和O2的体积流量比优选为30:(1.5～2.0)，更优选为30:(1.5～1.8)。
在本发明中，所述掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°，更优选为48～52°，最优选为50°。
在本发明中，所述掠入射磁控溅射的压强优选为0.4～1.0Pa，更优选为 0.5～0.8Pa，最优选为0.6～0.7Pa。
在本发明中，所述掠入射磁控溅射的温度优选为300～500℃，更优选为 350～550℃，最优选为400～500℃。
在本发明中，所述掠入射磁控溅射的射频功率优选为80～200W，更优选为85～185W，最优选为90～120W。
在本发明中，所述掠入射磁控溅射的时间优选为20～120min，更优选为 30～100min，最优选为50～80min。
本发明通过控制掠入射磁控溅射的Ar和O2的体积流量比、压强、温度、射频功率和时间，使得到的颗粒状Cu/Cu2O复合薄膜中颗粒的形状更加规整，排布更加松散，进一步增大Cu/Cu2O复合薄膜的比表面积，提高Cu/Cu2O 复合薄膜的光催化性能。
本发明提供了上述技术方案所述的制备方法得到的Cu/Cu2O复合薄膜，所述Cu/Cu2O复合薄膜呈颗粒状，所述Cu/Cu2O复合薄膜中的颗粒的粒径为100～200nm，优选为100～150nm。
在本发明中，所述Cu/Cu2O复合薄膜中Cu和Cu2O的物质的量的比优选为(0.4～0.6)：1，更优选为优选为0.5：1。
本发明还提供了上述技术方案所述的Cu/Cu2O复合薄膜在光催化领域中作为光催化的应用。
在本发明中，所述Cu/Cu2O复合薄膜的制备在光催化中的应用为：在室温条件，通过可见光照射，使用本发明的Cu/Cu2O复合薄膜光催化降解水溶液中的亚甲基蓝。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将ITO玻璃切割成2cm×2cm的尺寸后，依次在丙酮、酒精和去离子水中分别超声10分钟，吹风机吹干；
采用Ar离子溅射，清洗掉Cu单质靶材表面上的污染物；
在体积流量比为30:1.7的Ar和O2的混合气氛中进行掠入射磁控溅射，掠射角为50°，溅射压强为0.8Pa，射频功率为100W，溅射温度为400℃，溅射时间为120min，得到Cu/Cu2O复合薄膜。
图1为实施例1制备的Cu/Cu2O复合薄膜的扫描电镜图，由图1可以看出，Cu/Cu2O复合薄膜呈现出独立地颗粒状，颗粒的粒径为100～200nm。
图2为实施例1制备的Cu/Cu2O复合薄膜的XRD图，从XRD图中可以看出，本发明实施例1制备的复合薄膜包括Cu单质和Cu2O，通过XRD 图谱中Cu单质和Cu2O的吸收峰面积积分，可以得出Cu/Cu2O复合薄膜中 Cu和Cu2O的物质的量的比为0.5：1。
实施例2
将ITO玻璃切割成2cm×2cm的尺寸后，依次在丙酮、酒精和去离子水中分别超声10分钟，吹风机吹干；
采用Ar离子溅射，清洗掉Cu单质靶材表面上的污染物；
在体积流量比为30:1.7的Ar和O2的混合气氛中进行掠入射磁控溅射，掠射角为50°，溅射压强为0.8Pa，射频功率为200W，溅射温度为400℃，溅射时间为120min，得到Cu/Cu2O复合薄膜。
图3为实施例2制备的Cu/Cu2O复合薄膜的扫描电镜图，由图3可以看出，Cu/Cu2O复合薄膜呈现出独立地颗粒状，颗粒的粒径为100～200nm。
实施例3
将ITO玻璃切割成2cm×2cm的尺寸后，依次在丙酮、酒精和去离子水中分别超声10分钟，吹风机吹干；
采用Ar离子溅射，清洗掉Cu单质靶材表面上的污染物；
在体积流量比为30:1.7的Ar和O2的混合气氛中进行掠入射磁控溅射，掠射角为50°，溅射压强为0.4Pa，射频功率为100W，溅射温度为400℃，溅射时间为120min，得到Cu/Cu2O复合薄膜。
图4为实施例3制备的Cu/Cu2O复合薄膜的扫描电镜图，由图4可以看出，Cu/Cu2O复合薄膜呈现出独立地颗粒状，颗粒的粒径为100～200nm。
测试例1
本发明通过通过测定在可见光照射下亚甲基蓝在水溶液中的降解速率考察测试实施例1制备的Cu/Cu2O复合薄膜的光催化活性能。测试方法为：将Cu/Cu2O复合薄膜浸泡在亚甲基蓝水溶液中，首先进行30min暗处理，然后进行光催化反应，反应在室温条件进行，使用PLS-SXE300/300UV300W 氙灯光源模拟太阳光，每隔30min将亚甲基蓝溶液取样一次。通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis,UV-3600plus)测定光照后的亚甲基蓝溶液的吸光度，从而测定亚甲基蓝溶液的降解速率。亚甲基蓝溶液光降解率如图5所示，从图5中可以得出实施例1制备的Cu/Cu2O复合薄膜在120min内降解了92％的亚甲基蓝。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (5)
1.一种Cu/Cu2O复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在包含Ar和O2的混合气氛中，以Cu单质作为靶材，进行掠入射磁控溅射，在衬底表面得到所述Cu/Cu2O复合薄膜；
所述Ar和O2的体积流量比为30:(1.5～2.0)；
所述掠入射磁控溅射的压强为0.4～1.0Pa；
所述掠入射磁控溅射的温度为300～500℃；
所述掠入射磁控溅射的射频功率为80～200W；
所述掠入射磁控溅射的时间为20～120min；
所述掠入射磁控溅射的掠射角为45～55°。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底包括ITO玻璃或硅片。
3.权利要求1所述的制备方法制备得到的Cu/Cu2O复合薄膜，所述Cu/Cu2O复合薄膜呈颗粒状，所述Cu/Cu2O复合薄膜中的颗粒的粒径为100～200nm。
4.根据权利要求3所述的Cu/Cu2O复合薄膜，其特征在于，所述Cu/Cu2O复合薄膜中Cu和Cu2O的物质的量的比为(0.4～0.6)：1。
5.权利要求3或4所述的Cu/Cu2O复合薄膜在光催化领域中作为光催化剂的应用。
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Citations (1)
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Family Cites Families (9)
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| US9064790B2 (en) * | 2012-07-27 | 2015-06-23 | Stanley Electric Co., Ltd. | Method for producing p-type ZnO based compound semiconductor layer, method for producing ZnO based compound semiconductor element, p-type ZnO based compound semiconductor single crystal layer, ZnO based compound semiconductor element, and n-type ZnO based compound semiconductor laminate structure |
| US9103036B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-08-11 | Kennametal Inc. | Hard coatings comprising cubic phase forming compositions |
| CN103341624B (zh) * | 2013-07-16 | 2016-01-06 | 南开大学 | 一种制备Cu-Cu2O核壳铁磁性纳米颗粒的方法 |
| WO2015079286A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Method and apparatus for coating nanoparticulate films on complex substrates |
| CN104651790B (zh) * | 2015-02-12 | 2017-10-20 | 常州大学 | 一种金属电阻率Cu/Cu2O半导体弥散复合薄膜及其制备方法 |
| CN105154985B (zh) * | 2015-08-24 | 2017-12-01 | 常州大学 | 一种双结构绒面Cu2O薄膜及其制备方法 |
| CN106987817B (zh) * | 2017-04-17 | 2019-03-29 | 同济大学 | 一种提高线型磁控溅射靶枪在凹形柱面基底镀膜质量的方法 |
| CN107164728B (zh) * | 2017-06-08 | 2018-10-23 | 长春大学 | 一种n离子掺杂二氧化铈薄膜的制备方法 |
| AU2020101866A4 (en) * | 2020-08-18 | 2020-09-24 | Xiangtan University | A method for preparing ferroelectric thin film by magnetron sputtering and ferroelectric thin film |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201741477A (zh) * | 2016-05-18 | 2017-12-01 | 明志科技大學 | 高導電性之p型氧化亞銅薄膜製程 |
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