一种制备CuO纳米片粉体材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备CuO纳米片粉体材料的方法，该方法以碱性水系电解质溶液为电解液，两个铜金属电极为工作电极，在交流电作用下反应，从电解液中分离得到CuO纳米片粉体材料，得到的CuO纳米片粉体材料纯度高，具有规整的片状结构形貌，该方法成本低，操作简单、灵活，对环境友好，产率较高，有望实现商业化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该方法以碱性水系电解质溶液为电解液，两个铜金属电极为工作电极，在交流电作用下反应，从电解液中分离得到CuO纳米片粉体材料，得到的CuO纳米片粉体材料纯度高，具有规整的片状结构形貌，该方法成本低，操作简单、灵活，对环境友好，产率较高，有望实现商业化生产。【专利说明】
本专利技术涉及，属于金属氧化物纳米材料制备

技术介绍
CuO纳米材料作为一种半导体材料，具有较小的能带间隙1.2eV，且具有较好的光学性能、催化性能、磁学性能以及电化学性能，进而被广泛应用于光催化领域、生物传感领域以及储能器件等。目前科研工作者通过采用不同方法制备出各种形貌的CuO纳米材料，如CuO纳米线、纳米棒、纳米片、纳米管、纳米花、多刺微球体以及蒲公英状中空结构等，从而能够更好的表现CuO的物理化学性能，扩展其在各个领域的应用，如具有一维结构的CuO纳米片材料在储能领域可以加快电荷的传质速率，提高倍率性能。目前，常用来制备CuO纳米材料的方法主要有水热合成法、铜片热氧化法、沉淀法、微乳液或溶胶凝胶法等，然而其制备过程通常比较复杂，且能耗较高。专利申请CN201310657126.1公开了一种CuO纳米片及制备方法，其是在玻璃基板上制备得到一层CuO纳米片薄膜;另专利申请CN201310419918.5公开了一种葡萄糖检测用Cu基CuO薄膜电极，其是在铜基片上制备得到片状CuO薄膜电极，其均得到的是片状CuO薄膜材料，且制备步骤较为复杂、产量较低。基于此，研究制备CuO纳米片粉体材料，对于扩展CuO在各领域的应用具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有的制备氧化铜的技术存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种绿色、简单、低成本、高产率制备CuO纳米片粉体材料的方法，该方法制备的CuO纯度高，且具有规整的片状结构形貌。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了，该方法以碱性水系电解质溶液为电解液，两个铜金属电极为工作电极，在交流电作用下反应，从电解液中分离得到CuO纳米片粉体材料。优选的方案，碱性水系电解质溶液包含NaOH和/或KOH电解质。优选的方案，碱性水系电解质溶液中NaOH和/或KOH的浓度为0.1?1mol L—S较优选为I?5mol L—工。优选的方案，交流电电压为2?20V，频率为50Hz。优选的方案，反应条件为:在10?60°C温度下反应I?24h。优选的方案，通过分离法从电解液中得到CuO沉淀，所得CuO沉淀经过洗涤、真空干燥，得到CuO纳米片粉体材料。优选的方案，真空干燥温度为30?120°C，时间为2?24h。相对现有技术，本专利技术的有益效果:(I)首次通过交流电法成功制备出CuO纳米片粉体材料，大大简化了现有的氧化铜制备工艺，具有产量高、成本低和对环境友好的特点。(2)制备的CuO纳米片粉体材料纯度高、形貌规整，具有广泛的应用价值。【附图说明】【图1】为本专利技术实施例1制备的CuO材料的X射线衍射图；【图2】为本专利技术实施例1制备的CuO材料的扫描电镜图；【图3】为本专利技术实施例2制备的CuO材料的扫描电镜图；【图4】为本专利技术实施例3制备的CuO材料的投射电镜图。【具体实施方式】以下结合实施例对本
技术实现思路
作进一步说明，而不是对本专利技术权利要求保护范围的限制。实施例1CuO纳米片(电解液为Imol IZ1NaOH)的制备(I)采用两个基本相同的铜片作为两个电极，以lmol IZ1NaOH溶液为电解液，在交流电电压约为1V，频率为50Hz作用下，20°C反应8h，反应后静置一段时间；(2)将上述步骤(I)所得的产物离心分离(8000转/min)，逐步用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥(100°c下干燥12h)，即得CuO纳米片粉体材料。CuO纳米片粉体材料的X射线衍射图如图1所示，从图中可以看出其具有单一的CuO衍射峰，说明粉体材料为高纯度的CuO晶体相。CuO纳米片粉体材料的形貌如图2所示，从图2中可以看出，CuO材料呈现规整的片状结构。实施例2CuO纳米片(电解液为lmol IZ1KOH)的制备(I)采用两个基本相同的铜片作为两个电极，以lmol !/1KOH溶液为电解液，在交流电电压约为15V，频率为50Hz作用下，30 °C反应8h，反应后静置一段时间；(2)将上述步骤(I)所得的产物离心分离(8000转/min)，逐步用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥(100 °C下干燥12h)，S卩得CuO纳米片粉体材料。CuO纳米片粉体材料的形貌如图3所示，从图3中可以看出，CuO材料呈现规整的片状结构。实施例3CuO纳米片(电解液为lmol IZ1NaOH和KOH混合体系)的制备(I)采用两个基本相同的铜片作为两个电极，以lmol IZ1NaOH和KOH混合电解液体系中，在交流电电压约为15V，频率为50Hz作用下，40 °C反应8h，反应后静置一段时间；(2)将上述步骤(I)所得的产物离心分离(8000转/min)，逐步用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥(100 0C下干燥12h)，即得CuO纳米片粉体材料。 CuO纳米片粉体材料的投射电镜图如图4所示，从图4中可以看出CuO材料的片状结构。实施例4CuO纳米片(电解液为3mol IZ1NaOH)的制备(I)采用两个基本相同的铜片作为两个电极，以3mol IZ1NaOH电解液体系中，在交流电电压约为1V，频率为50Hz作用下，50°C反应8h，反应后静置一段时间；(2)将上述步骤(I)所得的产物离心分离(8000转/min)，逐步用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥(100 0C下干燥12h)，即得CuO纳米片粉体材料。实施例5CuO纳米片(电解液为5mol IZ1KOH)的制备(I)采用两个基本相同的铜片作为两个电极，以5mol IZ1KOH电解液体系中，在交流电电压约为8V，频率为50Hz作用下，40 °C反应8h，反应后静置一段时间；(2)将上述步骤(I)所得的产物离心分离(8000转/min)，逐步用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥(100 0C下干燥12h)，即得CuO纳米片粉体材料。对比实施例1(I)采用两个基本相同的铜片作为两个电极，将电解液换为lmol IZ1NaCl体系时，在交流电电压约为1V，频率为50Hz作用下，30 °C反应8h，反应后静置一段时间；(2)将上述步骤(I)所得的产物离心分离(8000转/min)，逐步用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥(100°C下干燥12h)获得红棕色沉淀，并未得到CuO材料。说明只有在较强的碱性水系电解质溶液才能获得氧化铜纳米片粉体材料。对比实施例2采用两个基本相同的锗片作为两个电极，以lmol!/1KOH溶液为电解液，在交流电电压约为15V，频率为50Hz作用下，30°C反应8h，反应后静置一段时间，基本没有沉淀产生，即没有得到锗金属氧化物。说明在本专利技术的实验条件下，并不是所有金属都能获得金属氧化物。【主权项】1.，其特征在于:以碱性水系电解质溶液为电解液，两个铜金属电极为工作电极，在交流电作用下反应，从电解液中分离得到CuO纳米片粉体材料。2.根据权利要求1所述的制备CuO纳米片粉体材料的方法，其特征在于:所述的碱性水系电解质溶液包含NaOH和/或KOH电解质。3.根据权利要求2所述的制备CuO纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备CuO纳米片粉体材料的方法，其特征在于：以碱性水系电解质溶液为电解液，两个铜金属电极为工作电极，在交流电作用下反应，从电解液中分离得到CuO纳米片粉体材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：纪效波，景明俊，李思敏，贾鑫男，黄兆东，廖寒萧，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43