CN113955794A - 一种CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用，方法包括以下步骤：步骤1、将过硫酸铵与氢氧化钠溶解至水中，充分搅拌，得到混合溶液；步骤2、将紫铜网浸入混合溶液中进行反应，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网；步骤3、对生长Cu(OH)2纳米线的铜网进行热处理，得到CuO纳米线负载铜网；本发明中原位生长的CuO纳米线的铜网具有高光热转化性能、高导热率；同时，紫铜网不仅是生长CuO纳米线的载体，其自身网状结构有助于更多的、有效的CuO纳米线作为光热转换体材料参与到太阳能蒸汽产生中，有利于提高材料吸收太阳光的能力，增强太阳能的转换效率。

Description

一种CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于光热转换材料技术领域，特别涉及一种CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用。
背景技术
目前，淡水短缺是世界上最普遍以及最严峻的问题之一，全球超过三分之一的人口生活在水资源紧张的国家；预计到2025年，这一比例将上升到近三分之二。由于海水是地球表面最丰富的资源之一，覆盖面积约为地球表面的75％；因此，海水淡化被认为是最具前景的持续供应淡水的技术。
现有技术中，已发展了膜过滤、反渗透、热蒸馏和太阳能蒸发等多种脱盐方法；在上述方法中，太阳能驱动的海水蒸发直接利用太阳光辐射转换热能加速界面水分的液-汽相变，不需消耗任何生化石能源，不会产生任何环境污染和温室气体排放等问题。海水的自然整体加热通常会导致严重的热量损失到海水表面以下的非蒸发部分，从而耗散了太阳能，降低蒸发速率。利用高效的光热转换材料提高海水液-汽界面光热转换效率，减小热量损耗是实现太阳能海水淡化大规模实际应用的关键所在。因此，研究开发性能优异的光热转换材料对于发展光热驱动海水淡化具有重大的意义。
目前，常见的可利用太阳光的光热转换材料有：碳基材料、金属基纳米粒子、有机聚合物或无机半导体材料等；在太阳能驱动水蒸发过程中，光热材料必须满足以下几个要求：首先，能够吸收阳光并将其转化为热量以蒸发水分，因此，希望材料能够在整个太阳光谱(280-2500nm)内吸收足够的光；第二，光热材料应该是具有较高的导热系数，能将转换的热能及时传导出；无机半导体材料由于种类繁多、成本低、易功能化成为光热转换材料中新的研究热点；但现有的无机半导体材料大多采用溶胶-凝胶法、水热法及化学气相沉积法等制备为主，而上述方法普遍存在制备周期长、成本高、不易于规模化制备等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用，以解决传统光热转换材料的光热转换效率低、制备工艺复杂及成本高的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将过硫酸盐与碱性氢氧化物溶解至水中，充分搅拌，得到混合溶液；
步骤2、将紫铜网浸入混合溶液中进行反应，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网；
步骤3、对生长Cu(OH)2纳米线的铜网进行热处理，得到CuO纳米线负载铜网。
进一步的，步骤1中，混合溶液中，碱性氢氧化物的浓度为1.0-1.2mol/L，过硫酸盐的浓度为0.015-0.02mol/L；
其中，过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种，碱性氢氧化物采用氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步的，将紫铜网浸入混合溶液中进行反应的过程，采用在室温条件下，反应时间为20-90min。
进一步的，紫铜网的铜含量大于99.99％，紫铜网的目数为120-200目。
进一步的，将紫铜网浸入混合溶液中进行反应之前，还包括对紫铜网的清洁预处理步骤；
对紫铜网的清洁预处理步骤，具体如下：
将紫铜网浸入到丙酮中，超声清洗，以去除紫铜网表面的有机杂质，得到去除有机杂质的紫铜网；
将去除有机杂质的紫铜网浸入到盐酸溶液中，超声清洗，以去除紫铜网表面的氧化物杂质，得到去除氧化物的紫铜网；
对去除氧化物的紫铜网进行清洗，直至清洗液呈中性，得到除杂后的紫铜网；
将除杂后的紫铜网浸入到无水乙醇中进行超声处理，烘干，得到清洁后的紫铜网。
进一步的，去除氧化物的过程中，盐酸溶液的质量浓度为3％～8％；烘干过程，采用在真空干燥箱中，干燥温度为60-80℃，烘干时间为2-6h。
进一步的，对生长Cu(OH)2纳米线的铜网进行热处理的过程，热处理温度为180-300℃，热处理时间为0.5-2h。
进一步的，步骤2中，将紫铜网浸入混合溶液中进行反应，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网的过程，具体如下：
采用蒸馏水反应后的紫铜网进行冲洗3-5次，之后采用无水乙醇冲洗3-5次，自然晾干，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网。
本发明还提供了一种CuO纳米线负载铜网，所述CuO纳米线负载铜网采用所述的CuO纳米线负载铜网的制备方法制备得到。
本发明还提供了一种CuO纳米线负载铜网在太阳能蒸汽产生过程中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用，利用过硫酸铵与氢氧化钠的混合溶液与紫铜网进行反应，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网；通过对生长Cu(OH)2纳米线的铜网进行热处理，使生长的CuO纳米线结晶度可控；原位生长的CuO纳米线的铜网具有高光热转化性能、高导热率；同时，紫铜网不仅是生长CuO纳米线的载体，其自身网状结构有助于更多的、有效的CuO纳米线作为光热转换体材料参与到太阳能蒸汽产生中，有利于提高材料吸收太阳光的能力，增强太阳能的转换效率。
进一步的，紫铜网浸入混合溶液中进行反应，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网；对生长Cu(OH)2纳米线的铜网进行热处理得到CuO纳米线负载铜网中，CuO纳米线具有三维阵列结构，使其具有超亲水特点，以保证蒸发速率及水蒸气的顺利逸出，同时能够防止结晶盐的沉积。
本发明所述的CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用，制备方法工艺简单，制备周期短，可控性强，成本低廉；CuO纳米线负载铜网的形貌可控，光热转换效率高，具有高的水蒸发速率和良好的耐腐蚀性，适合于工业化规模生产。
附图说明
图1为实施例1中制备的生长CuO纳米线铜网的在200倍的SEM图；
图2为实施例1中制备的生长CuO纳米线铜网的在1000倍的SEM图；
图3为实施例1中制备的生长CuO纳米线铜网的XRD谱图；
图4为中在1kW/m2的光强照射下，表面温度随时间变化曲线；
图5为中在1kW/m2的光强下照射60min，水蒸发质量随时间变化曲线。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、铜网清洁预处理
步骤11、取含铜量大于99.99％的紫铜网，将紫铜网裁剪为40mm×40mm的方形结构；其中，紫铜网的目数为120-200目；
步骤12、将步骤11中的方形紫铜网浸入到丙酮中，超声清洗，以去除紫铜网表面的有机杂质，得到去除有机杂质的紫铜网；其中，超声清洗时间为20-30min，超声功率为100-120W；
步骤13、将去除有机杂质的紫铜网浸入到盐酸溶液中，超声清洗，以去除紫铜网表面的氧化物杂质，得到去除氧化物的紫铜网；其中，超声清洗时间为10-20min，超声功率为100-120W；盐酸溶液的质量浓度为3％-8％；
步骤14、采用去离子水对去除氧化物的紫铜网进行清洗，直至清洗液呈中性，得到除杂后的紫铜网；
步骤15、将除杂后的紫铜网浸入到无水乙醇中，在超声功率为100-120W的条件下，超声清洗10-20min；之后，将超声清洗处理后的紫铜网置于真空干燥箱中，在干燥温度为60-80℃，烘干2-6h，得到清洁预处理后的紫铜网。
步骤2、混合液配制
将过硫酸盐与碱性氢氧化物溶解到去离子水中，充分搅拌，得到混合溶液；其中，碱性氢氧化物的浓度为1.0-1.2mol/L，过硫酸盐的浓度为0.015-0.02mol/L；其中，过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种，碱性氢氧化物采用氢氧化钠或氢氧化钾。
步骤3、生长Cu(OH)2纳米线
将清洁预处理后的紫铜网浸入到混合溶液中，在室温条件下，即反应温度维持在20-30℃的条件下，反应20-90min，得到反应后的紫铜网；
采用蒸馏水对反应后的紫铜网冲洗3-5次，并采用无水乙醇冲洗3-5次，吹干，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网。
步骤4、生长CuO纳米线
将生长Cu(OH)2纳米线的铜网放入烘箱中，在180-300℃的条件下，热处理0.5-2h，冷却后取出，得到所述的CuO纳米线负载铜网。
本发明中所述的CuO纳米线负载铜网的制备方法，制备过程中Cu(OH)2纳米线的铜网为蓝色，蓝色的Cu(OH)2纳米线的铜网经过热处理后变成黑色，得到负载CuO纳米线负载铜网，所述负载CuO纳米线负载铜网具有光热转换功能，能够用于太阳能蒸汽产生过程中，对光热驱动水蒸汽的产生具有明显的促进作用。
本发明中CuO纳米线负载铜网在太阳能的水蒸汽产生过程中的应用，太阳能水蒸发是利用太阳光照射驱动水蒸发从而达到海水脱盐或污水处理的目的；太阳光直接照在水面，由于水对太阳光的反射和透过，光热转换的效率非常低；在水面放置所述的CuO纳米线负载铜网作为光热材料后，由于所述的CuO纳米线负载铜网具有高的光热转换效率，可以在水面产生局部加热的作用，从而加速界面处水的蒸发。
本发明所述的CuO纳米线负载铜网及其制备方法和应用，利用简单的室温溶液反应合成出具有光热转换性能的原位生长CuO纳米线负载铜网，对太阳能光热驱蒸汽产生过程，为高效吸收和利用太阳能实现海水淡化提供了一种简单可行的方法；本发明中，通过控制热处理温度可以使生长的CuO纳米线结晶度可控，从而易于优化获得具有高光热转化性能、高导热率的CuO；铜网不仅是生长CuO纳米线的载体，其自身网状结构有助于更多的、有效的CuO纳米线作为光热转换体材料参与到太阳能蒸汽产生中，有利于提高材料吸收太阳光的能力，增强太阳能的转换效率；CuO纳米线具有三维阵列结构，使其具有超亲水特点，以保证蒸发速率及水蒸气的顺利逸出，同时能够防止结晶盐的沉积；本发明合成工艺简单，合成周期短，可控性强，成本低廉，适合于工业化规模生产，具有很大的实际开发利用价值。
实施例1
本实施例1提供了一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、铜网清洁预处理
步骤11、取含铜量大于99.99％的紫铜网，紫铜网的目数为120目；将紫铜网裁剪为40mm×40mm的方形结构；
步骤12、将步骤11中的方形紫铜网浸入到丙酮中，超声清洗，以去除紫铜网表面的有机杂质，得到去除有机杂质的紫铜网；其中，超声清洗时间为20-30min，超声功率为100-120W；
步骤13、将去除有机杂质的紫铜网浸入到质量浓度为3％的盐酸溶液中，超声清洗10-20min，超声功率为100-120W，以去除紫铜网表面的氧化物杂质，得到去除氧化物的紫铜网；
步骤14、采用去离子水对去除氧化物的紫铜网进行清洗，直至清洗液呈中性，得到除杂后的紫铜网；
步骤15、将除杂后的紫铜网浸入到无水乙醇中，在超声功率为100-120W的条件下，超声清洗10-20min；之后，将超声清洗处理后的紫铜网置于真空干燥箱中，在干燥温度为60℃，烘干2h，得到清洁预处理后的紫铜网。
步骤2、混合液配制
将0.684g的过硫酸铵与8g的氢氧化钠溶解到200mL的去离子水中，充分搅拌，得到混合溶液。
步骤3、生长Cu(OH)2纳米线
将清洁预处理后的紫铜网浸入到混合溶液中，在室温条件下，即反应温度维持在20-30℃的条件下，反应30min，得到反应后的紫铜网；
采用蒸馏水对反应后的紫铜网冲洗3-5次，并采用无水乙醇冲洗3-5次，之后采用吹风机吹干，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网；其中，生长Cu(OH)2纳米线的铜网呈蓝色。
步骤4、生长CuO纳米线
将生长Cu(OH)2纳米线的铜网放入烘箱中，在200℃的条件下，热处理2h，冷却后取出，得到所述的CuO纳米线负载铜网；其中，CuO纳米线负载铜网为黑色。
对实施例1中的制备的CuO纳米线负载铜网进行表征与性能测定，具体如下：
如附图1所示，附图1中给出了实施例1中制备的生长CuO纳米线铜网的在200倍下的SEM图；从附图1中可以看出，铜网的方形网格结构，孔径约为100μm；均匀分布的网孔有利于水蒸气顺利通过铜网析出。
如附图2所示，附图2中给出了实施例1中制备的生长CuO纳米线铜网的在1000倍下的SEM图；从附图2中可以看出，在铜网表面有一层密集的，生长均匀的CuO纳米线阵列；所述三维纳米线阵列具有高的比表面积，使照在材料表面的光产生强的漫反射，促进了CuO纳米线与光的相互作用，从而增强了对光的吸收。
如附图3所示，附图3给出了实施例1中制备的生长CuO纳米线铜网的XRD谱图；从附图3中可以看出，除了单质铜的峰，还可以看到典型的CuO的衍射峰；其中，PDF卡片：JCPDSNo.48-1548；有效证实了铜基底上生成了CuO纳米线。
如附图4所示，附图4中给出了在1kW/m2的光强照射下，放置与未放置光热材料时，水面的温度随时间变化曲线，将实施例1获得的CuO纳米线负载铜网置于纯水表面，在1kW/m2光照强度下进行表面温度测试；在一个太阳光下，未放置光热材料的水面温度仅为32℃左右，放置CuO纳米线负载铜网的表面温度则能达到57℃；表明负载的CuO纳米线负载铜网具有优异的光热转化性能。
附图5所示，附图5中给出了在1kW/m2的光强下照射60min，水蒸发质量随时间变化曲线；附图5中曲线1为水，曲线2为实施例1制备的CuO纳米线负载铜网；由附图5可知，在1kW/m2光照强度下，水的蒸发速率为0.21kg·m-2·h-1，而在CuO纳米线负载铜网的作用下，水的蒸发速率为1.67kg·m-2·h-1；相较于纯水，实施例1制备的CuO纳米线负载铜网对光热驱动水蒸汽的产生具有明显的促进作用。
实施例2
与实施例1不同之处在于：按实施例1的制备方法，将不锈钢网孔径调整为200目，其他条件不变；所得铜网上负载的CuO纳米线为纯相，且形貌与附图2相同，能达到实施例1所得光热转换铜网材料的相应性能。
实施例3
与实施例1不同之处在于：按实施例1的制备方法，将混合溶液中NaOH与过硫酸铵的浓度调整为0.5mol/L和0.009mol/L，其他条件不变；所得铜网上负载的CuO纳米线为纯相，且形貌与附图2相同，能达到实施例1所得光热转换铜网材料的相应性能。
实施例4
与实施例1不同之处在于：按实施例1的制备方法，将反应时间调整为60min、90min或120min，其他条件不变；所得铜网上负载的CuO纳米线为纯相，但由于反应时间延长，纳米线生长过密，产生团聚现象；与实施例1所得光热转换铜网材料的性能相比有所下降。
实施例5
与实施例1不同之处在于：按实施例1的制备方法，将烘箱温度调整为180℃、250℃或300℃，保温时间调整为1h、3h或4h，其他条件不变；所得铜网上负载的CuO纳米线为纯相，且形貌与图2相同，能达到实施例1所得光热转换铜网材料的相应性能。
本发明中，将实施例1中的过硫酸铵替换为其他过留酸盐，及将氢氧化钠替换为其他碱性氢氧化物时，也能够制备出如实施例1中所得的CuO纳米线负载铜网性能类似的CuO纳米线负载铜网；其中，其他过硫酸盐包括过硫酸钠及过硫酸钾中的一种，碱性氢氧化物为氢氧化钾；具体过程此处不再赘述。
本发明提供一种高性能、低成本、易制造的CuO纳米线负载铜网及其制备方法，其用于光热驱动水蒸汽的产生；对紫铜网进行预处理后，通过一种室温反应在铜网表面生长一层氢氧化铜纳米线阵列，最后通过热处理得到CuO纳米线负载的不锈钢光热转化网。
CuO是一种窄带隙半导体，其在可见光波段具有良好的光吸收性能；同时，具有较高的导热系数；将CuO制备成纳米材料，并对其三维结构进行合理设计，可以获得高效太阳能脱盐性能的光热材料；避免了在水分蒸发中，结晶盐在光热材料表面析出，导致晶体盐反射阳光，提高了光的吸收及光热转换效率；本发明中，CuO优异的光热转化特性以及良好的导热性，使其既能高效吸收太阳光能，又能将转换的热能及时传导出去。同时，纳米线阵列结构可以增大与水的接触面积，从而提高蒸汽产生效率。与现有的光热材料相比，该材料水蒸发效率高、稳定性好，且制备方法简单、成本低廉、易于规模化生产。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将过硫酸盐与碱性氢氧化物溶解至水中，充分搅拌，得到混合溶液；
步骤2、将紫铜网浸入混合溶液中进行反应，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网；
步骤3、对生长Cu(OH)2纳米线的铜网进行热处理，得到CuO纳米线负载铜网。
2.根据权利要求1所述的一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，步骤1中，混合溶液中，碱性氢氧化物的浓度为1.0-1.2mol/L，过硫酸盐的浓度为0.015-0.02mol/L；
其中，过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠及过硫酸钾中的一种，碱性氢氧化物采用氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求2所述的一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，将紫铜网浸入混合溶液中进行反应的过程，采用在室温条件下，反应时间为20-90min。
4.根据权利要求1所述的一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，步骤2中，紫铜网的铜含量大于99.99％，紫铜网的目数为120-200目。
5.根据权利要求1所述的一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，步骤2中，将紫铜网浸入混合溶液中进行反应之前，还包括对紫铜网的清洁预处理步骤；
对紫铜网的清洁预处理步骤，具体如下：
将紫铜网浸入到丙酮中，超声清洗，以去除紫铜网表面的有机杂质，得到去除有机杂质的紫铜网；
将去除有机杂质的紫铜网浸入到盐酸溶液中，超声清洗，以去除紫铜网表面的氧化物杂质，得到去除氧化物的紫铜网；
对去除氧化物的紫铜网进行清洗，直至清洗液呈中性，得到除杂后的紫铜网；
将除杂后的紫铜网浸入到无水乙醇中进行超声处理，烘干，得到清洁后的紫铜网。
6.根据权利要求5所述的一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，去除氧化物的过程中，盐酸溶液的质量浓度为3％～8％；烘干过程，采用在真空干燥箱中，干燥温度为60-80℃，烘干时间为2-6h。
7.根据权利要求1所述的一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，对生长Cu(OH)2纳米线的铜网进行热处理的过程，热处理温度为180-300℃，热处理时间为0.5-2h。
8.根据权利要求1所述的一种CuO纳米线负载铜网的制备方法，其特征在于，步骤2中，将紫铜网浸入混合溶液中进行反应，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网的过程，具体如下：
采用蒸馏水反应后的紫铜网进行冲洗3-5次，之后采用无水乙醇冲洗3-5次，自然晾干，得到生长Cu(OH)2纳米线的铜网。
9.一种CuO纳米线负载铜网，其特征在于，所述CuO纳米线负载铜网采用如权利要求1-8任意一项所述的CuO纳米线负载铜网的制备方法制备得到。
10.如权利要求9所述的一种CuO纳米线负载铜网或如权利要求1-8任意一项所述的CuO纳米线负载铜网的制备方法制备得到的CuO纳米线负载铜网在太阳能蒸汽产生过程中的应用。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017156330A1 (en) * 2016-03-09 2017-09-14 Qatar University Method of making a copper oxide-titanium dioxide nanocatalyst
CN108914107A (zh) * 2018-08-07 2018-11-30 哈尔滨工业大学 一种铜基网状光热转换材料的制备方法
CN110237564A (zh) * 2019-05-24 2019-09-17 安徽大学 一种自发热纳米线阵列泡沫的制备方法
CN110849813A (zh) * 2019-11-07 2020-02-28 曲阜师范大学 一种CuO-Cu2O/CM纳米线阵列异质结构的制备方法及应用
CN111545220A (zh) * 2020-04-03 2020-08-18 上海工程技术大学 一种CuS/CuO/Cu纳米线异质结阵列材料及其制备与应用
US20210017435A1 (en) * 2019-07-19 2021-01-21 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Latent heat storage composite having network of protective nanostructures
CN112851960A (zh) * 2021-01-20 2021-05-28 江苏理工学院 超疏水金属有机框架材料及其制备方法和应用
CN112897567A (zh) * 2021-03-31 2021-06-04 江南大学 一种具有纳米花状结构氧化铜的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150353385A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-10 King Abdullah University Of Science And Technology Hydrophobic photothermal membranes, devices including the hydrophobic photothermal membranes, and methods for solar desalination
CN105129836A (zh) * 2015-08-19 2015-12-09 中国科学院兰州化学物理研究所 一种类针状半导体气敏传感材料的制备方法
CN112964106A (zh) * 2021-03-18 2021-06-15 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种超亲水多层复合毛细芯及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017156330A1 (en) * 2016-03-09 2017-09-14 Qatar University Method of making a copper oxide-titanium dioxide nanocatalyst
CN108914107A (zh) * 2018-08-07 2018-11-30 哈尔滨工业大学 一种铜基网状光热转换材料的制备方法
CN110237564A (zh) * 2019-05-24 2019-09-17 安徽大学 一种自发热纳米线阵列泡沫的制备方法
US20210017435A1 (en) * 2019-07-19 2021-01-21 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Latent heat storage composite having network of protective nanostructures
CN110849813A (zh) * 2019-11-07 2020-02-28 曲阜师范大学 一种CuO-Cu2O/CM纳米线阵列异质结构的制备方法及应用
CN111545220A (zh) * 2020-04-03 2020-08-18 上海工程技术大学 一种CuS/CuO/Cu纳米线异质结阵列材料及其制备与应用
CN112851960A (zh) * 2021-01-20 2021-05-28 江苏理工学院 超疏水金属有机框架材料及其制备方法和应用
CN112897567A (zh) * 2021-03-31 2021-06-04 江南大学 一种具有纳米花状结构氧化铜的制备方法

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