一种椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法技术

一种椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法，将铜源溶于去离子水中得到溶液A，向溶液A加入氢氧化钠溶液得溶液B；在溶液B中加入葡萄糖或抗坏血酸盐，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；将前驱体或铜的化合物与三苯基磷混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空管式炉中进行反应，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。本发明专利技术采用固相转化法，以三苯基磷为氮源，通过一步法制备出椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。在反应过程中，三苯基磷会发生融化，形成液相环境，铜前驱体可在此液相环境中逐步转化为氮化铜。过量的三苯基磷还会在高温下碳化，在其表面形成一层碳外壳。更重要的是，通过控制反应的时间，可以合成调控物相组成，制备出具有异质结结构的三相复合粉体。

Preparation of Ellipsoidal Cu2O/Cu/Cu3N Composite Powder

【技术实现步骤摘要】
一种椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法
本专利技术涉及一种复合半导体材料的制备方法，具体涉及一种椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法。
技术介绍
二元氮化物以其优异的热稳定性及导电性，获得了人们的广泛关注。其中Cu3N是一种立方晶格半导体，具有反ReO2结构。与其他的Cu基氧化物以及硫化物等相比，叠氮化铜具有优异的导电性以及结构稳定性，在储能、光学记录、催化等领域具有重要应用。另一方面，相比于纯相的氮化物，具有异质结结构的复合相半导体材料往往具有更优异的性能。异质结的存在可以在材料中产生内置电场，加速电荷的分离以及传输。比如在应用于光催化时，可以加速光生电子空穴对的分离，降低载流子的符合效率，从而提升材料的光催化性能。目前报道的合成Cu3N的方法包括:氨气氮化法制备[ZhouX,LiX,ChenD,etal.UltrathinCoFe-layereddoublehydroxidenanosheetsembeddedinhighconductanceCu3Nnanowirearrayswitha3Dcore–shellarchitectureforultrahighcapacitancesupercapacitors[J].JournalofMaterialsChemistryA,2018,6.]和[MengFL,ZhongHX,ZhangQ,etal.IntegratedCu3Nporousnanowirearrayelectrodeforhigh-performancesupercapacitors[J].JournalofMaterialsChemistryA,2017,5]。但制备过程中需要采用氨气流进行氮化，制备成本高且具有爆炸的风险。反应磁控溅射法制备Cu3N薄膜[杨功胜,郭智文,顾广瑞,etal.反应磁控共溅射制备Ti掺杂的Cu3N薄膜的特性研究[J].延边大学学报(自然科学版),2018,v.44；No.129(01):25-29]和[KimKJ,KimJH,KangJH.StructuralandopticalcharacterizationofCu3NfilmspreparedbyreactiveRFmagnetronsputtering[J].JournalofCrystalGrowth,2001,222(4):767-772.]。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供专利技术一种操作简便易行，可重复性强，成本低，对环境无污染的椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：步骤一：将铜源溶于去离子水中得到浓度为0.01～1mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积2％-20％的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量5％-15％的葡萄糖或抗坏血酸盐，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体或铜的化合物与三苯基磷按1：10～30的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空管式炉中于350～800℃进行反应，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。所述步骤一的铜源为乙酸铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、氯化亚铜、乙酰丙酮铜中的一种。所述步骤一的氢氧化钠浓度为1～5mol/L。所述步骤三铜的化合物为氧化铜、氧化亚铜、氢氧化铜、磷化铜或硫化铜。所述步骤三真空管式炉的真空度小于等于-0.1Mpa。所述步骤三反应时间为2～24h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术采用固相转化法，以三苯基磷为氮源，通过一步法制备出椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。在反应过程中，三苯基磷会发生融化，形成液相环境，铜前驱体可在此液相环境中逐步转化为氮化铜。过量的三苯基磷还会在高温下碳化，在其表面形成一层碳外壳。更重要的是，通过控制反应的时间，可以合成调控物相组成，制备出具有异质结结构的三相复合粉体。本专利技术的制备方法具有操作简便易行，可重复性强，成本低，对环境无污染的特点。可以避免现有技术直接使用氨气流的缺点，同时液相环境下的液固反应，其传质效率要远远高于采用氮气流的气固反应，可以在短时间内完成氮化。反应安全性高、更为高效、经济、可行。且无需复杂的磁控溅射设备及昂贵的靶材，具有明显的创新性和进步性。附图说明图1是本专利技术实施例6制备的椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的XRD图；图2是本专利技术实施例6制备的椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的SEM图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细描述。实施例1：步骤一：将铜源乙酸铜溶于去离子水中得到浓度为0.01mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积2％的浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量5％的葡萄糖，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体与三苯基磷按1：10的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空度小于等于-0.1Mpa的真空管式炉中于350℃反应24h，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。实施例2：步骤一：将铜源硫酸铜溶于去离子水中得到浓度为0.1mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积5％的浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量10％的抗坏血酸盐，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体与三苯基磷按1：15的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空度小于等于-0.1Mpa的真空管式炉中于400℃反应8h，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。实施例3：步骤一：将铜源硝酸铜溶于去离子水中得到浓度为1mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积20％的浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量15％的葡萄糖，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体与三苯基磷按1：30的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空度小于等于-0.1Mpa的真空管式炉中于800℃反应2h，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。实施例4：步骤一：将铜源氯化铜溶于去离子水中得到浓度为0.5mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积10％的浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量10％的抗坏血酸盐，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体与三苯基磷按1：20的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空度小于等于-0.1Mpa的真空管式炉中于600℃反应6h，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。实施例5：步骤一：将铜源乙酰丙酮铜溶于去离子水中得到浓度为0.75mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积15％的浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量15％的葡萄糖，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体与三苯基磷按1：25的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空度小于等于-0.1Mpa的真空管式炉中于500℃反应10h，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。实施例6：步骤一：将铜源乙酸铜溶于去离子水中得到浓度为0.1mol/L的溶液A，之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将铜源溶于去离子水中得到浓度为0.01～1mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积2％‑20％的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量5％‑15％的葡萄糖或抗坏血酸盐，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体或铜的化合物与三苯基磷按1：10～30的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空管式炉中于350～800℃进行反应，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。

【技术特征摘要】
1.一种椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将铜源溶于去离子水中得到浓度为0.01～1mol/L的溶液A，之后加入溶液A体积2％-20％的氢氧化钠溶液得溶液B；步骤二：在溶液B中加入铜源质量5％-15％的葡萄糖或抗坏血酸盐，搅拌均匀、过滤、烘干得前驱体；步骤三：将前驱体或铜的化合物与三苯基磷按1：10～30的摩尔比混合后，放入密封的瓷舟中，置于真空管式炉中于350～800℃进行反应，反应结束后冷却至室温，即得椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体。2.根据权利要求1所述的椭球状Cu2O/Cu/Cu3N复合粉体的制备方法，其特征在于：所述步骤一的铜源...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽云，王勇，黄剑锋，寇领江，李嘉胤，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61