铜基纳米结构体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及铜基纳米结构体及其制备方法和应用，本发明专利技术制备得到的Cu/Cu

【技术实现步骤摘要】
铜基纳米结构体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及化学合成与材料交叉领域，特别是涉及配位纳米结构研究领域，更为具体的说是涉及铜基纳米结构体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]化石燃料是一种不可再生的燃料，并且其燃烧后会产生大量的废气，对大气环境造成严重污染，而这种污染势必会危害人类健康。所以，寻找新能源装置替代化石燃料是本领域技术人员一直致力研究的热门领域和方向。
[0003]已经有研究表明超级电容器不仅可以替代传统化石燃料作为汽车能源，实现对汽车的牵引好发动，同时，超级电容器作为一种新型的能量存储装置，具有快速充放电，使用时不产生污染，工作温度范围宽等优势。因此，本领域的技术人员正在不断加大对超级电容器的开发力度。
[0004]在超级电容器中核心元件是电极，电极的性能直接会影响超级电容器的性能。目前能够作为超级电容器电极的材料包括多孔炭材料、金属氧化物材料以及导电聚合物材料。
[0005]纳米配合物是金属配合物的一种新的研究开发方向，多样的形貌与结构的可调控性能高是纳米配合物的突出特点。纳米配合物的研究和应用领域正在不断扩展。
[0006]寻找适合于在超级电容器领域应用的纳米配合物是化学与材料领域，特别是超级电容器电极材料的开发与制备领域研究的热点和难点。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新的用于超级电容器的电极材料，从而改善其电容性能。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种铜基纳米结构体，所述铜基纳米结构体为Cu/Cu
x
O/C(x＝1和2)复合杂化结构体。
[0009]进一步地，本专利技术还具体公开了两种具体的铜基纳米结构体，所述铜基纳米结构体按照以下方法制备得到：
[0010](A1)将对苯二甲酸(TP)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水中；
[0011](A2)将步骤(1)获得的溶液移入乙醇溶剂中，并滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到前驱体PRE
‑
TP；
[0012]然后任意选择(A3
‑
1)或(A3
‑
2)得到铜基纳米结构体：
[0013](A3
‑
1)将前驱体PRE
‑
TP在氮气气氛下800℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体800
‑
TP；
[0014](A3
‑
2)将前驱体PRE
‑
TP在氮气气氛下900℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体900
‑
TP。
[0015]根据TEM图能够看到，铜基纳米结构体800
‑
TP的形貌犹如一幅飘逸的水墨画，有各
种无规则的黑色物质以及丝状物质连起来。放大之后，可以看到不规则的样品形状有树枝状以及其他一些短的枝节连接。再到高倍之后，可以看到样品里有表面有直径为5
‑
20nm不等的颗粒。铜基纳米结构体900
‑
TP的形貌为石墨管状的片层结构，中间部分有沟壑，而且棒状首尾均有黑色的圆点。放大后，看到各个沟壑之间有细丝状物质连接起来，各个沟壑长度也不一致，但是都有黑色球状物质附着上面。放大后观察黑色球状的样子，各个部位的颜色深浅不一致。表面上是直径为10
‑
50nm不等的颗粒。
[0016]同时，本专利技术还具体公开了另外两种具体的铜基纳米结构体，所述铜基纳米结构体按照以下方法制备得到：
[0017](B1)将1,3,5
‑
苯三甲酸(BTC)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水中；
[0018](B2)将步骤(1)获得的溶液移入乙醇溶剂中，并滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到前驱体PRE
‑
BTC；
[0019]然后任意选择(B3
‑
1)或(B3
‑
2)得到铜基纳米结构体：
[0020](B3
‑
1)将前驱体PRE
‑
BTC在氮气气氛下800℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体800
‑
BTC；
[0021](B3
‑
2)将前驱体PRE
‑
TP在氮气气氛下900℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体900
‑
BTC。
[0022]根据TEM图能够看到，铜基纳米结构体800
‑
BTC的形貌呈现的是溶洞形状，里面有各种形状的石头，其中还有很多黑色大小不一的球状物质。放大后可见，石头里面有很多小孔。再放大后看到石头里面更深层的结构，为不规则的物质组成。上面附有直径为5
‑
45nm的颗粒。铜基纳米结构体900
‑
BTC的形貌为类似石墨烯片层状的物质，经放大后可观察到片层上的具体形状，呈现的是沟壑状，有圆点，有曲线状。再放大后，可看清黑色点的结构，为50nm左右的颗粒。
[0023]同时，在本专利技术中还第一次公开了前驱体PRE
‑
TP，所述前驱体PRE
‑
TP是将对苯二甲酸(TP)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水获得的混合溶液溶解在乙醇溶剂中，然后滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到的产品。
[0024]按照前述方法获得的前驱体PRE
‑
TP形貌为短小的不规则棒状，表面有丝状物质牵连，逐步放大后，可以看到棒状结构长约1微米，宽约500nm，表面有圆形的物质附着在其上面，再放大到高倍的TEM图，可以看到棒状结构表面上的颗粒直径为2
‑
10nm。
[0025]同时，在本专利技术中还第一次公开了前驱体PRE
‑
BTC，所述前驱体PRE
‑
BTC是将1,3,5
‑
苯三甲酸(BTC)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水获得的混合溶液溶解在乙醇溶剂中，并滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到的产品。
[0026]按照前述方法获得的前驱体PRE
‑
BTC形貌呈现出散乱的短棍状结构，棍上也有或长或短的分叉，放大后可以看到棍状结构上的结构，总的来看形貌类似山药。
[0027]进一步地，本专利技术还分别公开了铜基纳米结构体800
‑
TP、铜基纳米结构体900
‑
TP、铜基纳米结构体800
‑
BTC、铜基纳米结构体900
‑
BTC的制备方法。
[0028]铜基纳米结构体800
‑
TP的制备方法包括以下步骤：
[0029](a1)将对苯二甲酸(TP)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水中；
[0030](a2)将步骤(1)获得的溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基纳米结构体，其特征在于：所述铜基纳米结构体为Cu/Cu
x
O/C(x＝1和2)复合杂化结构体。2.根据权利要求1所述的铜基纳米结构体，其特征在于，所述铜基纳米结构体按照以下方法制备得到：(A1)将对苯二甲酸(TP)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水中；(A2)将步骤(1)获得的溶液移入乙醇溶剂中，并滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到前驱体PRE
‑
TP；然后任意选择(A3
‑
1)或(A3
‑
2)得到铜基纳米结构体：(A3
‑
1)将前驱体PRE
‑
TP在氮气气氛下800℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体800
‑
TP；(A3
‑
2)将前驱体PRE
‑
TP在氮气气氛下900℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体900
‑
TP。3.根据权利要求1所述的铜基纳米结构体，其特征在于，所述铜基纳米结构体按照以下方法制备得到：(B1)将1,3,5
‑
苯三甲酸(BTC)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水中；(B2)将步骤(1)获得的溶液移入乙醇溶剂中，并滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到前驱体PRE
‑
BTC；然后任意选择(B3
‑
1)或(B3
‑
2)得到铜基纳米结构体：(B3
‑
1)将前驱体PRE
‑
BTC在氮气气氛下800℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体800
‑
BTC；(B3
‑
2)将前驱体PRE
‑
TP在氮气气氛下900℃左右煅烧后，在空气气氛下250℃左右氧化，得到铜基纳米结构体900
‑
BTC。4.权利要求1所述的一种铜基纳米结构体的前驱体PRE
‑
TP，其特征在于，所述前驱体PRE
‑
TP是将对苯二甲酸(TP)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水获得的混合溶液溶解在乙醇溶剂中，然后滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到的产品。5.权利要求1所述的一种铜基纳米结构体的前驱体PRE
‑
TP，其特征在于，所述前驱体PRE
‑
BTC是将1,3,5
‑
苯三甲酸(BTC)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水获得的混合溶液溶解在乙醇溶剂中，并滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥，得到的产品。6.铜基纳米结构体的制备方法，其特征在于，所述铜基纳米结构体分别为铜基纳米结构体800
‑
TP、铜基纳米结构体900
‑
TP、铜基纳米结构体800
‑
BTC、铜基纳米结构体900
‑
BTC；铜基纳米结构体800
‑
TP的制备方法包括以下步骤：(a1)将对苯二甲酸(TP)与氢氧化钠(NaOH)溶解于纯水中；(a2)将步骤(1)获得的溶液移入乙醇溶剂中，并滴加醋酸铜，搅拌，吸出磁子，洗涤，干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌云，汪快兵，周峰，华春，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：