CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种CuFeO2/ZnO三维纳米p‑n异质结材料的制备方法，其步骤为：将CuFeO2纳米片加入到Zn(NO3)2与乌洛托品的混合前驱液中，形成均匀的悬浊液后，将该悬浊液通过水热或常压加热的方法，反应一段时间后得到三维纳米异质结构。所述方法过程简便、原料廉价，所制备的CuFeO2/ZnO三维纳米p‑n异质结材料具有较高的光电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的制备方法
本专利技术涉及能源材料领域，特别是涉及应用于光催化还原水的CuFeO2纳米片上外延生长ZnO纳米棒阵列的三维纳米异质结构的制备方法。
技术介绍
p型半导体CuFeO2与n型半导体ZnO可构筑成p-n异质结，并具有光电化学分解水制氢的应用潜力。文献[Chemsuschem,2015,1359-1367;J.Mater.Chem.A,2017,165-171]报道了基于CuFeO2的光电极材料的制备，但到目前为止，尚未有制备CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：首先配制不同浓度的Zn(NO3)2与乌洛托品（HMT）的混合前驱液，再通过超声将CuFeO2纳米片加入到该前驱液中，形成均匀的悬浊液后，将该悬浊液通过水热或常压加热的方法，反应一段时间后得到三维纳米异质结构，将产物分别三次水洗和醇洗后转入50℃烘箱中干燥10h，这种方法简便成本低，所得到的三维纳米异质结构稳定。进一步的，所述的Zn(NO3)2与乌洛托品（HMT）的物质的量之比为1:2~1:10，该比例下形成的CuFeO2/ZnO三维纳米异质结构。进一步的，所述的CuFeO2纳米片与Zn(NO3)2的质量比例为2:1~1:10，在此比例下可以形成均一稳定的悬浊母液。进一步的，所述的悬浊液的反应温度为60℃~200℃，反应时间为0.5h~36h，其目的在于控制ZnO纳米棒在CuFeO2表面的阵列生长。所述的产物的干燥温度为50℃，干燥时间10h。保证材料充分干燥。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：所述方法工艺过程简便、原料廉价，制得的CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料具有较高的光电化学性能。附图说明图1是本专利技术所用CuFeO2纳米片的扫描电镜图。图2是本专利技术实施例1所制备材料的扫描电镜图。图3是本专利技术实施例1所制备材料的光电流—时间曲线图。图4是本专利技术实施例2所制备材料的扫描电镜图。图5是本专利技术实施例2所制备材料的光电流—时间曲线图。图6是本专利技术实施例3所制备材料的扫描电镜图。图7是本专利技术实施例3所制备材料的光电流—时间曲线图。具体实施方式实施例1一种CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的制备方法，方法步骤如下：称取12mgZn(NO3)2，再量取5ml浓度为20mmol/L乌洛托品（HMT）混合加入40ml去离子水形成Zn(NO3)2与乌洛托品（HMT）的混合前驱液，接着称取3mgCuFeO2纳米片（其形貌如图1所示），通过超声将CuFeO2纳米片加入到该前驱液中，形成均匀的悬浊液后将该母液移入50ml反应釜内，在100℃的烘箱中反应3h，将产物分别三次水洗和醇洗后转入50℃烘箱中干燥10h，得到CuFeO2/ZnO的三维纳米异质结构。图2是本专利技术实施例1所制备材料的扫描电镜图，从图中可以看出ZnO纳米棒已经很好的阵列生长在CuFeO2纳米片表面。图3是本专利技术实施例1所制备材料的光电流—时间曲线图，从曲线中可知实施例1所制备材料的光响应电流约为3μA/cm-2。实施例2一种CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的制备方法，方法步骤如下：称取120mgZn(NO3)2，再量取10ml浓度为20mmol/L乌洛托品（HMT）混合加入40ml去离子水形成Zn(NO3)2与乌洛托品（HMT）的混合前驱液，接着称取25mgCuFeO2纳米片，通过超声将CuFeO2纳米片加入到该前驱液中，形成均匀的悬浊液后将该母液移入50ml反应釜内，在160℃的烘箱中反应12h，将产物分别三次水洗和醇洗后转入50℃烘箱中干燥10h，得到CuFeO2/ZnO的三维纳米异质结构。图4是本专利技术实施例2所制备材料的扫描电镜图，从图中可以看出ZnO纳米棒已经很好的阵列生长在CuFeO2纳米片表面。图5是本专利技术实施例2所制备材料的光电流—时间曲线图，从曲线中可知实施例1所制备材料的光响应电流约为2μA/cm-2。实施例3一种CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的制备方法，方法步骤如下：称取10mgZn(NO3)2，再量取10ml浓度为20mmol/L乌洛托品（HMT）混合加入40ml去离子水形成Zn(NO3)2与乌洛托品（HMT）的混合前驱液，接着称取2.5mgCuFeO2纳米片，通过超声将CuFeO2纳米片加入到该前驱液中，形成均匀的悬浊液后将该母液移入100ml圆底烧瓶内，在80℃的条件下水浴加热2h，将产物分别三次水洗和醇洗后转入50℃烘箱中干燥10h，得到CuFeO2/ZnO的三维纳米异质结构。图6是本专利技术实施例3所制备材料的扫描电镜图，从图中可以看出ZnO纳米棒已经很好的阵列生长在CuFeO2纳米片表面。图7是本专利技术实施例3所制备材料的光电流—时间曲线图，从曲线中可知实施例1所制备材料的光响应电流约为7μA/cm-2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.CuFeO2/ZnO三维纳米p‑n异质结材料的制备方法，其特征在于，将CuFeO2纳米片加入到Zn(NO3)2与乌洛托品的混合前驱液中，形成均匀的悬浊液后，将该悬浊液通过水热或常压加热的方法，反应一段时间后得到三维纳米异质结构。

【技术特征摘要】
1.CuFeO2/ZnO三维纳米p-n异质结材料的制备方法，其特征在于，将CuFeO2纳米片加入到Zn(NO3)2与乌洛托品的混合前驱液中，形成均匀的悬浊液后，将该悬浊液通过水热或常压加热的方法，反应一段时间后得到三维纳米异质结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的混合前驱液中，Zn(NO3)2与乌洛托品的物质的量之比为1:2~1:10。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋腾飞，许聪，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32