一种制备花状结构Cu2O光电材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备花状结构Cu2O光电材料的方法，将乙酸铜和葡萄糖粉体按摩尔比1:1-1:4和去离子水加入反应容器中，并进行搅拌，获得蓝色悬浮液；在上述悬浮液中继续加入去离子水到悬浮液中，并搅拌均匀；将所得前驱体悬浮液转移到反应釜中，密封；将反应釜放入马弗炉加热，温度50-90℃，保温时间2-48h，并随炉冷却到室温；反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2-4次，获得红色粉末，自然干燥保存。本发明专利技术可实现Cu2O光电材料的绿色合成，工艺简单，操作方便，所得产物具有稳定性好、纯度高等优点，可推广到其它氧化物的合成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料学领域，涉及一种光电材料，具体来说是一种制备花状结构Cu2O光电材料的方法。
技术介绍
太阳能作为最具发展潜力，也受到大家的关注，研究符合环境发展的光电材料，是发展光电能源的关键。目前已具有很多种的太阳能电池材料，如Si、CdSe、钙钛矿、有机物等。然而这些材料的制备花状结构的过程会造成很大的污染或者材料本身具有很大的生物毒性，并不能达到真正的清洁能源。因此，开发原料丰富、价格低、环境友好的光电材料才是太阳能电池可持续发展的道路。氧化亚铜(Cu2O)具有直接能带结构，禁带宽度为1.9-2.2eV，其直接禁带宽度为2.17eV，具有高流动性、高载流子迁移率、高的吸收率及成本低廉等特点，广泛运用于光催化及异质结太阳能电池等领域。另外，氧化亚铜材料的形貌与其吸收性能和电荷传输性能密切相关，从而影响着其应用范围。目前，采用不同的合成方法已制备花状结构出了一些形貌的氧化亚铜，如八面体结构、八面体核壳结构、纳米晶等等。但这些制备花状结构方法多采用有机溶剂，会造成环境污染，不利于人类可持续发展。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种制备花状结构Cu2O光电材料的方法，所述的这种制备花状结构Cu2O光电材料的方法解决了现有技术中制备花状结构Cu2O光电材料的方法会造成环境污染的技术问题。本专利技术提供了一种制备花状结构Cu2O光电材料的方法，包括如下步骤：1)将乙酸铜溶解于去离子水中获得澄清透明的乙酸铜溶液；2)在乙酸铜溶液中加入葡萄糖粉体，所述乙酸铜与葡萄糖的摩尔比是1:1-1:4，搅拌获得蓝色悬浮液；3)在上述悬浮液中继续加入去离子水，加入的去离子水为悬浮液体积的0.4~2倍，并搅拌均匀，获得前驱体悬浮液；4)将所得前驱体悬浮液转移到一个反应釜中，密封；5)将密封的反应釜放入一个加热装置中加热，加热温度为50-90℃，保温时间2-48h，并随炉冷却到室温；6)反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2-4次，获得红色粉末即为花状结构Cu2O光电材料。进一步的，所述的加热装置为马弗炉。具体的，所述的乙醇为无水乙醇。本专利技术的技术关键在于反应原料、反应温度的选择，调整原料比例，在磁力搅拌器搅拌获得均匀悬浮液，并移到反应釜内进行均匀加热，获得花状Cu2O光电材料。本专利技术的花状Cu2O光电材料基于水热法获得，反应原料无毒，反应溶剂为去离子水。同时，本专利技术的Cu2O光电材料在反应釜内进行，反应过程安全可靠，不释放有害气体；操作方便，合成方法简单，所得反应产物稳定性好、纯度高。在本专利技术的制备过程中，采用磁力搅拌器搅拌，保证整个反应悬浮液的物理均匀性，为Cu2O光电材料的合成提供了良好的形核与生长环境。在本专利技术的制备过程中，以去离子水作为反应溶剂，无其它添加剂。同时，在反应过程中不会产生有害气体，具有环境友好的特性。在本专利技术的制备过程中，当反应温度大于90℃时，反应反应产物为单质铜和Cu2O的混合物；当反应温度低于50℃时,大部分反应原料不能完全转化，产品转化率低。因此合成温度范围以50℃-90℃为宜。在此温度范围内，均能获得花状Cu2O光电材料。在本专利技术的制备过程中，反应时间为2-48h。当反应时间小于2h时，大部分反应原料不能完全转化，产品转化率极低，当反应时间大于48h，所得样品尺寸较大，花状结构变成棒状结构。因此合成时间范围以2h-48h为宜。在此温度范围内，均能获得花状Cu2O光电材料。在本专利技术的制备过程中，采用马弗炉加热，保证反应釜内温度的均匀性。本专利技术和已有技术相比，其技术进步是显著的。通过本专利技术的方法可实现Cu2O光电材料的绿色合成，工艺简单，操作方便，所得产物具有稳定性好、纯度高等优点，可推广到其它氧化物的合成。附图说明图1为通过本专利技术的方法获得的Cu2O样品的x射线衍射图。图2为通过本专利技术的方法获得的Cu2O样品的SEM图。图3不同温度下所得样品的x射线衍射图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步阐述，但不限制本专利技术专利的保护范围。实施例1将2mmol醋酸铜溶于去离子水获得澄清透明的乙酸铜溶液后，继续加入2mmol葡萄糖粉末，搅拌获得蓝色悬浮液；在上述悬浮液中加入去离子水,溶液总体积为40ml；在磁力搅拌器的作用下搅拌30min后，全部移到50ml四氟反应釜中，并在马弗炉中加热到50℃,并保温12h。反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2-4次，获得红色粉末，自然干燥保存。实施例2除以下不同外，其他如同实施例1，获得本专利技术的Cu2O光电材料。将2mmol醋酸铜溶于去离子水获得澄清透明的乙酸铜溶液后，继续加入4mmol葡萄糖粉末，搅拌获得蓝色悬浮液；在上述悬浮液中加入去离子水,溶液总体积为40ml；在磁力搅拌器的作用下搅拌30min后，全部移到50ml四氟反应釜中，并在马弗炉中加热到60℃,并保温6h。反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2-4次，获得红色粉末，自然干燥保存。实施例3除以下不同外，其他如同实施例1，获得本专利技术的Cu2O光电材料。将5mmol醋酸铜溶于去离子水获得澄清透明的乙酸铜溶液后，继续加入5mmol葡萄糖粉末，搅拌获得蓝色悬浮液；在上述悬浮液中加入去离子水,溶液总体积为40ml；在磁力搅拌器的作用下搅拌30min后，全部移到50ml四氟反应釜中，并在马弗炉中加热到80℃,并保温2h。反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2-4次，获得红色粉末，自然干燥保存。实施例4除以下不同外，其他如同实施例1，获得本专利技术的Cu2O光电材料。将2mmol醋酸铜溶于去离子水获得澄清透明的乙酸铜溶液后，继续加入4mmol葡萄糖粉末，搅拌获得蓝色悬浮液；在上述悬浮液中加入去离子水,溶液总体积为40ml；在磁力搅拌器的作用下搅拌30min后，全部移到50ml四氟反应釜中，并在马弗炉中加热到90℃,并保温24h。反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2-4次，获得红色粉末，自然干燥保存。根据上述实施例，最终所得样品均通过x射线衍射表征了其相结构，与Cu2O的标准卡片(JCPDSNO.05-0667)一一对应；并通过扫描电镜（SEM）表征了其形貌特征，获得了花状结构。图1展示了Cu2O样品的x射线衍射图，通过Jade软件分析，其衍射峰与Cu2O的标准卡片(JCPDSNO.05-0667)一一对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备花状结构Cu2O光电材料的方法，其特征在于包括如下步骤：1）将乙酸铜溶解于去离子水中获得澄清透明的乙酸铜溶液；2）在乙酸铜溶液中加入葡萄糖粉体，所述乙酸铜与葡萄糖的摩尔比是1:1‑1:4，搅拌获得蓝色悬浮液；3）在上述悬浮液中继续加入去离子水，加入的去离子水为悬浮液体积的0.4~2倍，并搅拌均匀，获得前驱体悬浮液；4）将所得前驱体悬浮液转移到一个反应釜中，密封；5）将密封的反应釜放入一个加热装置中加热，加热温度为50‑90 ℃，保温时间2‑48 h，并随炉冷却到室温；6）反应结束后，移出上层清液，取出沉淀物，并用乙醇分离2‑4次，获得红色粉末即为花状结构Cu2O光电材料。

【技术特征摘要】
1.一种制备花状结构Cu2O光电材料的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将乙酸铜溶解于去离子水中获得澄清透明的乙酸铜溶液；
2）在乙酸铜溶液中加入葡萄糖粉体，所述乙酸铜与葡萄糖的摩尔比是1:1-1:4，搅拌获
得蓝色悬浮液；
3）在上述悬浮液中继续加入去离子水，加入的去离子水为悬浮液体积的0.4~2倍，并搅
拌均匀，获得前驱体悬浮液；
4）将所得前驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁斌霞，朱群志，李敏，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31