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Abstract

本发明提供了一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、将泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗，然后依次在丙酮、乙醇和去离子水中依次洗涤数次；A2、将同体积的0.2mol/L的(NH4)S2O8溶液与5mol/L的NaOH溶液混合，得混合物溶液；A3、将步骤A1中清洁后的泡沫铜在室温下浸入混合液中，直至泡沫铜表面形成均匀的深蓝色薄膜，得深蓝色泡沫铜；A4、从溶液中取出深蓝色泡沫铜，用蒸馏水冲洗，干燥后得成品。本发明的优点是：1、提高比表面积，便于提高活性材料的负载量。2、制备方法简单易得。

Description

一种在泡沫铜上生长纳米线的方法
技术领域
本发明涉及一种纳米材料。
具体地说，是涉及一种在泡沫铜上生长纳米线的方法。
背景技术
泡沫铜是一种在铜基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型多功能材料。泡沫铜的导电性和延展性好，且制备成本比泡沫镍低，导电性能更好，可将其用于制备电池负极材料或电池载体材料，也就是集流体。现在科学研究中，很多科研工作者利用泡沫铜的大比表面积把活性材料直接生长在其骨架表面上。然而泡沫铜的比表面积还是有限的，导致活性材料的负载量不足，达不到应用要求。因此，想办法增大泡沫铜的比表面积是一种有效的方法来调高单位面积的活性材料负载量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种提高泡沫铜比表面积的方法。
本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：
一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、将泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗10-20min，然后依次在丙酮、乙醇和去离子水中依次洗涤数次，得清洁后的泡沫铜；
A2、将同体积的0.2mol/L的(NH4)S2O8溶液与5mol/L的NaOH溶液混合，得混合物溶液；
A3、将步骤A1中清洁后的泡沫铜在室温下浸入混合液中，直至泡沫铜表面形成均匀的深蓝色薄膜，得深蓝色泡沫铜；
A4、从溶液中取出深蓝色泡沫铜，用蒸馏水冲洗，干燥后得成品。
一种具体优化方案，步骤A4包括以下分步骤：
A4.1、将步骤A3中得到的深蓝色泡沫铜，在惰性气体保护下，加热至200-400℃，恒温保持10min；
A4.2、在惰性气体保护条件下，将温度降至室温取出，即得成品。
一种具体优化方案，步骤A4还包括以下分步骤：
A4.3、将步骤A3中得到的深蓝色泡沫铜或者步骤A4.2得到的成品，在还原性气体的保护下，加热至200-400℃，保持10min；
A4.4、在还原性气体保护条件下，将温度降至室温取出即得到铜纳米线材料。
一种具体优化方案，步骤A4.1和/或步骤A4.2中惰性气体为氮气或氩气。
一种具体优化方案，步骤A4.3和/或A4.4中的还原性气体为氢气和氩气的混合气，氢气和氩气比例为5：95。
一种具体优化方案，步骤A1中的泡沫铜的尺寸为2cm*3cm*1cm。
一种具体优化方案，步骤A1中的泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗时间为15min。
一种具体优化方案，步骤A2中的(NH4)S2O8溶液的体积为25ml，NaOH溶液的体积为25ml。
一种具体优化方案，步骤A3中泡沫铜浸入混合液的时间为15-25min。
一种具体优化方案，步骤A3中泡沫铜浸入混合液的时间为20min。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：
1、提高比表面积，便于提高活性材料的负载量。
2、制备方法简单易得。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明低倍数FE-SEM图像。
图2是本发明高倍数FE-SEM图像。
具体实施方式
实施例1：一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，包括以下步骤：
A1、将泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗15min，然后依次在丙酮、乙醇和去离子水中依次洗涤数次，得清洁后的泡沫铜；泡沫铜的尺寸为2cm*3cm*1cm。此外，泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗时间可在10-20min内选择。
A2、将同体积的0.2mol/L的(NH4)S2O8溶液25ml与5mol/L的NaOH溶液25ml混合，得混合物溶液；
A3、将步骤A1中清洁后的泡沫铜在室温下浸入混合液中20min，直至泡沫铜表面形成均匀的深蓝色薄膜，得深蓝色泡沫铜；此外，步骤A1中清洁后的泡沫铜在室温下浸入混合液中的时间还可以在15-25min范围内选择。
A4、从溶液中取出深蓝色泡沫铜，用蒸馏水冲洗，干燥；具体步骤A4包括以下分步骤：
A4.1、将步骤A3中得到的深蓝色泡沫铜，在惰性气体保护下，加热至200-400℃，恒温保持10min；
A4.2、在惰性气体保护条件下，将温度降至室温取出，即得成品。
步骤A4.1和步骤A4.2中惰性气体为氮气或氩气。
实施例2：一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，包括以下步骤：
A1、将泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗15min，然后依次在丙酮、乙醇和去离子水中依次洗涤数次，得清洁后的泡沫铜；泡沫铜的尺寸为2cm*3cm*1cm。此外，泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗时间可在10-20min内选择。
A2、将同体积的0.2mol/L的(NH4)S2O8溶液25ml与5mol/L的NaOH溶液25ml混合，得混合物溶液；
A3、将步骤A1中清洁后的泡沫铜在室温下浸入混合液中20min，直至泡沫铜表面形成均匀的深蓝色薄膜，得深蓝色泡沫铜；此外，步骤A1中清洁后的泡沫铜在室温下浸入混合液中的时间还可以在15-25min范围内选择。
A4、从溶液中取出深蓝色泡沫铜，用蒸馏水冲洗，干燥；具体步骤A4包括以下分步骤：
A4.1、将步骤A3中得到的深蓝色泡沫铜，在惰性气体保护下，加热至200-400℃，恒温保持10min；
A4.2、在惰性气体保护条件下，将温度降至室温取出，即得成品；
A4.3、将步骤A3中得到的深蓝色泡沫铜或者步骤A4.2得到的成品，在还原性气体的保护下，加热至200-400℃，保持10min；
A4.4、在还原性气体保护条件下，将温度降至室温取出即得到铜纳米线材料。
步骤A4.1和/或步骤A4.2中惰性气体为氮气或氩气。
步骤A4.3和/或A4.4中的还原性气体为氢气和氩气的混合气，氢气和氩气比例为5：95。
如附图1-2所示，本发明成品的形态。
如图1，泡沫铜表面完全且均匀的覆盖有Cu(OH)2纳米线。放大后，如图2显示：1、所得成品包含多个柱状结构的Cu(OH)2，为生长活性材料提供了更多的面积；2、Cu(OH)2纳米线之间有大量孔隙，可为活性材料的附着提供大量空间。
本发明通过原位蚀刻泡沫铜在铜衬底上直接生长Cu(OH)2纳米线，可进一步制备成氧化铜、铜纳米线。所生产的泡沫铜具有更高的比表面积和丰富的孔隙，可以为活性材料的生长提供足够的空间，便于提高电化学性能。

Claims (10)

1.一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、将泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗10-20min，然后依次在丙酮、乙醇和去离子水中依次洗涤数次，得清洁后的泡沫铜；
A2、将同体积的0.2mol/L的(NH4)S2O8溶液与5mol/L的NaOH溶液混合，得混合物溶液；
A3、将步骤A1中清洁后的泡沫铜在室温下浸入混合液中，直至泡沫铜表面形成均匀的深蓝色薄膜，得深蓝色泡沫铜；
A4、从溶液中取出深蓝色泡沫铜，用蒸馏水冲洗，干燥后得成品。
2.根据权利要求1所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于，步骤A4包括以下分步骤：
A4.1、将步骤A3中得到的深蓝色泡沫铜，在惰性气体保护下，加热至200-400℃，恒温保持10min；
A4.2、在惰性气体保护条件下，将温度降至室温取出，即得成品。
3.根据权利要求2所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于，步骤A4还包括以下分步骤：
A4.3、将步骤A3中得到的深蓝色泡沫铜或者步骤A4.2得到的成品，在还原性气体的保护下，加热至200-400℃，保持10min；
A4.4、在还原性气体保护条件下，将温度降至室温取出即得到铜纳米线材料。
4.根据权利要求2或3所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于：步骤A4.1和/或步骤A4.2中惰性气体为氮气或氩气。
5.根据权利要求3所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于：步骤A4.3和/或A4.4中的还原性气体为氢气和氩气的混合气，氢气和氩气比例为5：95。
6.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于：步骤A1中的泡沫铜的尺寸为2cm*3cm*1cm。
7.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于：步骤A1中的泡沫铜用38wt％的HCl溶液清洗时间为15min。
8.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于：步骤A2中的(NH4)S2O8溶液的体积为25ml，NaOH溶液的体积为25ml。
9.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于：步骤A3中泡沫铜浸入混合液的时间为15-25min。
10.根据权利要求9所述的一种在泡沫铜上生长纳米线的方法，其特征在于：步骤A3中泡沫铜浸入混合液的时间为20min。
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