本发明专利技术公开了一种Ni/Cu2O纳米薄膜的制备方法。（1）称取NiC4H6O4（控制摩尔比nNi:nCu=0.0%~3.0%）溶于Cu(Ac)2溶液中混合均匀并转入反应釜中，加入CTAB溶液、NaOH溶液和Zn粉混合均匀配制成反应溶液A。（2）将反应溶液A置于高压反应釜中，插入ITO导电玻璃，在140~200℃烘箱中反应4~10小时，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.0252~0.3455 V的Ni/Cu2O纳米薄膜。本发明专利技术对原料及仪器要求不高、工艺简单、周期较短，产品的光电性能稳定较好。
【技术实现步骤摘要】
一种Ni/Cu2O纳米薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种Ni/Cu2O纳米薄膜的制备方法。
技术介绍
氧化亚铜(Cu2O)是一种直接带隙的P型半导体材料，可以直接对太阳光进行利用，在太阳能材料、光电转换材料、光催化降解材料和光裂解制氢等领域具有重要的发展前景。单纯的Cu2O禁带宽度较窄，约为2.1eV，导致Cu2O的空穴与电子容易复合从而降低了光电转换效率，载流子寿命较低导致量子转化效率较低。由于在Cu2O的晶格中存在带负电的Cu空位和间隙O原子，为了改善Cu2O的结构与性能，很多研究者通过复合和掺杂两种方法抑制光生电荷的复合，促进光生电荷的转移，从而提高Cu2O薄膜的光电性能。复合主要是Cu2O与其他类型的半导体形成异质结或同质结，使得光生电子发生转移从而提高量子转化效率；而对于Cu2O掺杂的研究，多为金属掺杂和非金属掺杂，金属掺杂主要以过渡元素金属和稀土金属掺杂为主，而非金属掺杂多为N掺杂，它们均可以改变Cu2O的光学带隙，调整光吸收范围。目前，对Cu2O掺杂改性的方法有很多，如共沉淀法、超声浸渍法、溶胶凝胶法、磁控溅射法、电化学沉积法等等。本专利技术采用共沉淀-水热法制备高光电转换性能Ni/Cu2O纳米薄膜。制备工艺简单稳定，工艺参数较容易控制，反应条件温和，制备周期也相对较短，所测样品光电转换性能较单纯水热法制备Cu2O薄膜有所提高，目前尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种共沉淀-水热法制备Ni/Cu2O纳米薄膜的方法。具体步骤为：称取0.0000~0.0150gNiC4H6O4（控制摩尔比nNi：nCu=0.0%~3.0%）溶于10.00mL浓度为0.10~0.40mol/L的Cu(Ac)2溶液中混合均匀并转入反应釜中，加入0.50mL浓度为0.027~0.227mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液、5.00mL浓度为0.05~0.30mol/L的NaOH溶液和0.0975~0.0985g的Zn粉，搅拌均匀后立即插入ITO导电玻璃(规格5.0cm×1.5cm×0.1cm，简称ITO)，并斜靠于反应釜内壁，盖紧盖子，将反应釜置于140~200℃的烘箱中反应4~10小时，关闭电源，待温度降至室温，从反应釜中取出ITO导电玻璃，经二次蒸馏水反复冲洗、自然晾干，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.0252~0.3455V的Ni/Cu2O纳米薄膜。本专利技术与其他相关技术相比，共沉淀-水热法制备Ni/Cu2O纳米薄膜最显著的特点是在Cu2+与Ni2+混合溶液中，加入适量的沉淀剂NaOH，溶液中部分Cu2+和Ni2+先与NaOH反应生成Cu(OH)2和Ni(OH)2，Zn粉被表面活性剂CTAB包裹，表面吸附着大量的亲水Cu2+和Ni2+离子，Cu2+被Zn粉原位还原成高活性的Cu单质，并在搅拌下沉积在ITO表面，在高温高压下Cu单质与溶液中Cu(OH)2反应生成CuOH，CuOH在高温下失水分解形成直径在200~300nm左右的Ni-Cu2O颗粒。这种尺寸的Ni掺杂的Cu2O纳米薄膜较单纯的Cu2O纳米薄膜相比，在太阳光激发下，能够促使光生电子发生转移，从而提高氧化亚铜的光电性能。此方法对原料及仪器要求不高、工艺简单、周期较短，产品的光电性能稳定。具体实施方式实施例1：分别取10.00mL浓度为0.10mol/L的Cu(Ac)2溶液、0.50mL浓度为0.027mmol/L的CTAB溶液、5.00mL浓度为0.10mol/L的NaOH溶液和0.0985gZn粉混合均匀配制成反应溶液置于反应釜中，插入规格为5.0cm×1.5cm×0.1cm的ITO导电玻璃，并斜靠于反应釜内壁，盖紧盖子，将反应釜置于140℃的烘箱中反应4小时，关闭电源，待温度降至室温，从反应釜中取出ITO导电玻璃，经二次蒸馏水反复冲洗、自然晾干，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.0252V的Cu2O纳米薄膜。实施例2：分别取10.00mL浓度为0.15mol/L的Cu(Ac)2溶液、0.50mL浓度为0.077mmol/L的CTAB溶液、5.00mL浓度为0.30mol/L的NaOH溶液、0.0978g的Zn粉混合均匀配制成反应溶液置于反应釜中，插入规格为5.0cm×1.5cm×0.1cm的ITO导电玻璃，并斜靠于反应釜内壁，盖紧盖子，将反应釜置于155℃的烘箱中反应8小时，关闭电源，待温度降至室温，从反应釜中取出ITO导电玻璃，经二次蒸馏水反复冲洗、自然晾干，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.1111V的Cu2O纳米薄膜。实施例3：分别取10.00mL浓度为0.30mol/L的Cu(Ac)2溶液、0.5mL浓度为0.177mmol/L的CTAB溶液、5.00mL浓度为0.20mol/L的NaOH溶液、0.0980g的Zn粉混合均匀配制成反应溶液置于反应釜中，插入规格为5.0cm×1.5cm×0.1cm的ITO导电玻璃，并斜靠于反应釜内壁，盖紧盖子，将反应釜置于185℃的烘箱中反应5小时，关闭电源，待温度降至室温，从反应釜中取出ITO导电玻璃，经二次蒸馏水反复冲洗、自然晾干，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.2130V的Cu2O纳米薄膜。实施例4：分别取10.00mL浓度为0.20mol/L的Cu(Ac)2溶液、0.50mL浓度为0.127mmol/L的CTAB溶液、5.00mL浓度为0.15mol/L的NaOH溶液、0.0975g的Zn粉混合均匀配制成反应溶液置于反应釜中，插入规格为5.0cm×1.5cm×0.1cm的ITO导电玻璃，并斜靠于反应釜内壁，盖紧盖子，将反应釜置于170℃的烘箱中反应6小时，关闭电源，待温度降至室温，从反应釜中取出ITO导电玻璃，经二次蒸馏水反复冲洗、自然晾干，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.2866V的Cu2O纳米薄膜。实施例5：称取0.0050gNiC4H6O4（1.0%）溶于10.00mL浓度为0.20mol/L的Cu(Ac)2溶液中混合均匀并转入反应釜中，加入0.50mL浓度为0.127mmol/L的CTAB溶液、5.00mL浓度为0.15mol/L的NaOH溶液和0.0975g的Zn粉混合均匀配制成反应溶液，插入规格为5.0cm×1.5cm×0.1cm的ITO导电玻璃，并斜靠于反应釜内壁，盖紧盖子，将反应釜置于170℃的烘箱中反应6小时，关闭电源，待温度降至室温，从反应釜中取出ITO导电玻璃，经二次蒸馏水反复冲洗、自然晾干，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.3390V的Ni/Cu2O纳米薄膜。实施例6：参照实施例5，保持其他条件不变，只需改变NiC4H6O4掺杂量为0.0075g（1.5％），即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.3455V的Ni/Cu2O纳米薄膜。实施例7：参照实施例5，保持其他条件不变，只需改变NiC4H6O4掺杂量为0.0100g（2.0％），即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.3190V的Ni/Cu2O纳米薄膜。实施例8：参照实施例5，保持其他条件不变，只需改变NiC4H6O4掺杂量为0.0150g（3.0％），于170℃烘箱中反应6小时，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.2983V的Ni/Cu2O纳米薄膜。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种Ni/Cu2O纳米薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：称取0.0000~0.0150 g NiC4H6O4溶于10.00 mL 浓度为0.10~0.40 mol/L 的Cu(Ac)2溶液中混合均匀并转入反应釜中，控制摩尔比nNi：nCu=0.0%~3.0%，加入0.50 mL 浓度为0.027~0.227 mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液、5.00 mL 浓度为0.05~0.30 mol/L 的NaOH溶液和0.0975~0.0985 g的 Zn粉，搅拌均匀后立即插入规格为5.0 cm×1.5 cm×0.1 cm的 ITO导电玻璃，并斜靠于反应釜内壁，盖紧盖子，将反应釜置于140~200 ℃的烘箱中反应4~10 小时，关闭电源，待温度降至室温，从反应釜中取出ITO导电玻璃，经二次蒸馏水反复冲洗、自然晾干，即在ITO导电玻璃上获得光电压值为0.0252~0.3455V的Ni/Cu2O纳米薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种Ni/Cu2O纳米薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：称取0.0000~0.0150gNiC4H6O4溶于10.00mL浓度为0.10~0.40mol/L的Cu(Ac)2溶液中混合均匀并转入反应釜中，控制摩尔比nNi：nCu=0.0%~3.0%，加入0.50mL浓度为0.027~0.227mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液、5.00mL浓度为0.05~0.30mol/L的...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁红，钟福新，高云鹏，黎燕，莫德清，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。