一种在铜基材料表面原位生长针状氢氧化铜的方法技术

本发明专利技术涉及一种在铜基材料表面原位生长针状氢氧化铜的方法，所述针状氢氧化铜长度为3～20μm，根部直径0.1～1μm，尖头直径0.01～0.8μm。其是采用浓度递减溶液氧化法制备得到，所述的浓度递减溶液氧化法是将铜基材料置于氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应，然后根据需要重复置于或不置于浓度逐渐递减的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应，最后置于浓度进一步减小的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中或水中反应制备。以上方法至少需要进行两步反应。该方法操作简单、重复性好、成本低且适合大面积制备。

A method for in situ growth of acicular copper hydroxide copper base material surface.

The invention relates to a method for in situ growth of acicular copper hydroxide copper base material surface, the acicular copper hydroxide length is 3~20 m, the root diameter of 0.1 ~ 1 m, a diameter of 0.01 ~ 0.8 M. It is the concentration of solution was prepared by the oxidation of decreasing concentration, the decreasing solution oxidation method is the reaction of copper base material in the mixed solution of sodium hydroxide and ammonium persulfate, then according to the reaction in the concentration or decreasing the mixed solution of sodium hydroxide and ammonium persulfate was repeated in a final concentration in further reduced the mixed solution of sodium hydroxide and ammonium persulfate or water reaction preparation. The above method requires at least two steps. This method has the advantages of simple operation, good repeatability, low cost and suitable for large area preparation.

【技术实现步骤摘要】
一种在铜基材料表面原位生长针状氢氧化铜的方法
本专利技术属于无机材料
，具体涉及一种在铜基材料表面原位生长针状氢氧化铜的方法。
技术介绍
氢氧化铜在农业上，是一种重要的杀菌剂—波尔多液的主要成分；在工业上，氢氧化铜是常用的催化剂、媒染剂、着色剂及人造丝颜料。氢氧化铜因其具有高的理论电容，同时具有环境友好、价格便宜的优点，又常常被用来制作超级电容器。氢氧化铜还是一种具有正交晶系的层状材料，常常被用来制作一维微纳米结构材料。到目前为止，研究者们采用各种方法，分别制备了氢氧化铜纳米带、纳米线、纳米柱等多种一维纳米材料。但针状微纳米结构氢氧化铜较为少见。针状微纳米结构氢氧化铜阵列因具有更小的固液接触面积和更大的粗糙度因而在特殊浸润性功能材料方面具有更大的应用前景。目前，针状氢氧化铜主要采用电化学法制备。如《Appl.Surf.Sci.》2011,257,5705-5710发表了题为“AstablesuperhydrophobicandsuperoleophilicCumeshbasedoncopperhydroxidenanoneedlearrays”的论文(D.D.La,T.A.Nguyen,S.Lee,etal.Appl.Surf.Sci.)，分别以铜箔和铜网为基底，氢氧化钠为电解液，采用电沉积法制备了针状氢氧化铜；《ACSAppl.Mater.Interfaces》2015,7,10660-10665发表了题为“Clusteredribbed-nanoneedlestructuredcoppersurfaceswithhigh-efficiencydropwisecondensationheattransferperformance”(J.Zhu,Y.T.Luo,J.Tian,etal.ACSAppl.Mater.Interfaces)的论文，以铜为基底，氢氧化钾为电解液，采用电化学沉积法制备了针状氢氧化铜；《J.Mater.Chem.A》2015,3,4374–4388发表了题为“SuperhydrophobicCuOnanoneedle-coveredcoppersurfacesforanticorrosion”(F.Xiao,S.J.Yuan,B.Liang.etal.J.Mater.Chem.A)的论文，以铜箔为基底，氢氧化钾为电解液，采用电化学氧化法制备了针状氢氧化铜。《J.Phys.Chem.B》2005,109,22836–22842发表了题为“Copperhydroxidenanoneedleandnanotubearraysfabricatedbyanodizationofcopper”(X.F.Wu,H.Bai,J.X.Zhang,etal.J.Phys.Chem.B)的论文，以铜箔为基底，氢氧化钾为电解液，采用电化学阳极氧化法制备了针状和管状氢氧化铜等。以上方法均需要电解，耗费能源。另外，《Sens.ActuatorsB:Chem.》2017,238,588–595发表了题为“Synthesisofnanoneedle-likecopperoxideonN-dopedreducedgrapheneoxide:athree-dimensionalhybridfornonenzymaticglucosesensor”(S.L.Yang,G.Li,D.Wang,etal.Sens.ActuatorsB:Chem.)的论文，以醋酸铜和氨水为前驱体，采用水热法制备了氢氧化铜纳米针，在180℃下脱水成氧化铜纳米针。该种方法需要高温，也比较耗费能源，且不易大面积制备。采用电化学法或水热法制备针状氢氧化铜工艺较为复杂，需借助特殊设备，耗费能源、耗时长，而且不适合大面积制备。针对上述问题，本专利技术提出一种在铜基材料表面原位生长制备针状氢氧化铜的方法，该方法操作简单、重复性好、成本低且适合大面积制备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种在铜基材料表面原位生长针状氢氧化铜的方法及针状氢氧化铜，该方法操作简单、重复性好、成本低且适合大面积制备。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供针状氢氧化铜，所述针状氢氧化铜长度为3～20μm，根部直径0.1～1μm，尖头直径0.01～0.8μm。优选的是，所述针状氢氧化铜长度为3～15μm。优选地，所述的针状氢氧化铜具有超亲水表面，针状氢氧化铜在空气中对水的静态接触角＜5°。按上述方法，所述的针状氢氧化铜是采用浓度递减溶液氧化法制备得到，所述浓度递减溶液氧化法是将铜基材料置于氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应，然后根据需要重复置于或不置于氢氧化钠和过硫酸铵浓度逐渐递减的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应，最后在氢氧化钠和过硫酸铵浓度进一步减小的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中或水中反应制备。按上述方案，所述的反应温度为0～60℃，优选为15～30℃；反应时间为5～180min，优选为20～120min。提供一种在铜基材料表面原位生长制备针状氢氧化铜的方法，其具体步骤如下：1)将铜基材料清洗干净备用；2)在0～60℃下将步骤1)处理后的铜基材料置于氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应5～180min，取出；3)然后根据需要将铜基材料重复浸入或不浸入氢氧化钠和过硫酸铵浓度逐渐递减的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应5～180min，取出；4)最后将铜基材料再直接浸入氢氧化钠和过硫酸铵浓度进一步减小的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液或去离子水中反应5～180min，然后将所得样品进行清洗、干燥得到针状氢氧化铜。按上述方案，步骤(1)中所述的清洗为分别在无水乙醇和去离子水中超声清洗5～10min，氮气吹干，或者用无水乙醇润湿的脱脂棉球擦洗干净后在去离子水中超声清洗5～10min再氮气吹干。按上述方案，步骤1)所述铜基材料为厚度0.05～5mm、纯度95～99.99％的铜片。优选的是，所述铜基材料为厚度0.05～2mm、纯度99～99.99％的铜片。按上述方案，步骤2)所述氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中氢氧化钠和过硫酸铵的摩尔浓度比为13.3～300：1，进一步优选为20～80：1，其中氢氧化钠的浓度为2.0～3.0mol·L-1，过硫酸铵的浓度为0.01～0.15mol·L-1。按上述方案，氢氧化钠和过硫酸铵浓度逐渐递减的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液是将前述氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液逐级稀释得到的，逐级稀释倍数为5～20倍，进一步优选为8～12倍。按上述方案，步骤4)干燥方法为置于干燥箱中在30～80℃烘干，或在红外灯下烘干，或氮气吹干。本专利技术提供的在铜基材料表面原位生长制备针状氢氧化铜的方法，将铜基材料置于氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中氧化法原位生长氢氧化铜，通过调控反应体系中氢氧化钠和过硫酸铵的浓度，将铜基材料依次置于浓度递减的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中原位生长氢氧化铜，利用氢氧化铜的生长受到体系溶液中的氢氧化钠和过硫酸铵浓度影响的特点，最终可控制合成具有微纳米针状结构的氢氧化铜。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的制备方法工艺简单，容易操作；所用的仪器和试剂廉价易得，且制备过程避免了有毒有害的有机溶剂对环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针状氢氧化铜，其特征在于，所述针状氢氧化铜长度为3～20μm，根部直径0.1～1μm，尖头直径0.01～0.8μm。

【技术特征摘要】
1.一种针状氢氧化铜，其特征在于，所述针状氢氧化铜长度为3～20μm，根部直径0.1～1μm，尖头直径0.01～0.8μm。2.根据权利要求1所述的针状氢氧化铜，其特征在于，所述针状氢氧化铜长度为3～15μm。3.根据权利要求1所述的针状氢氧化铜，其特征在于，所述的针状氢氧化铜具有超亲水表面，针状氢氧化铜在空气中对水的静态接触角＜5°。4.根据权利要求1所述的针状氢氧化铜，其特征在于，所述的针状氢氧化铜是采用浓度递减溶液氧化法制备得到，所述浓度递减溶液氧化法是将铜基材料置于氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应，然后根据需要重复置于或不置于氢氧化钠和过硫酸铵浓度逐渐递减的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中反应，最后在氢氧化钠和过硫酸铵浓度进一步减小的氢氧化钠和过硫酸铵的混合溶液中或水中反应制备。5.根据权利要求4所述的针状氢氧化铜，其特征在于，所述的反应温度为0～60℃；反应时间为5～180min。6.一种权利要求1-5任一所述的针状氢氧化铜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：1)将铜基材料清洗干净备用；2)在0～60℃下将步骤1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新华，张万强，陈峥，王豫宁，李大鹏，党博文，刘晓亭，吴茹梦，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南,41