一种氮化铜纳米晶体的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氮化铜纳米晶体的制备方法，包括以下步骤：a)将硝酸铜和伯胺混合，真空条件下进行反应，得到前体配合物；b)加热所述前体配合物，得到氮化铜纳米晶体。本发明专利技术提供的方法流程简便、操作简单，得到的氮化铜纳米晶体尺寸较小，在氯仿、甲苯等有机溶剂中具有良好的分散性能，在常温下具有良好的稳定性。进一步的，本发明专利技术使用硝酸铜和伯胺在1-十八烯中发生反应，得到的氮化铜纳米晶体具有规整形貌。实验表明，通过本发明专利技术提供的方法制备得到的氮化铜纳米晶体的尺寸可控，在常温条件下放置15天依然保持稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，尤其涉及。
技术介绍
氮化铜是一种二元过渡金属氮化物，化学式为Cu3N,具有反氧化铼(Bnti-ReO3)型立方晶体结构，点阵常数为0. 3815nm，参见图1，图1为氮化铜的立方晶体结构，其中，铜离子占据立方晶胞边缘的中心，氮离子占据立方晶胞的八个顶点，这种体心空位结构使得氮化铜可作为插层材料应用，插入其他原子以改变氮化铜的光学和电学性质。另外，氮化铜的禁带宽度约为1.2eV 1.6eV，是目前研究较热的半导体材料之一，在电子和光学器件方面具有良好的应用前景。由于氮化铜是以共价键结合的氮化物，铜金属不易与氮元素直接发生化合反应， 现有技术一般采用铜盐在氮气或氨气气氛中反应得到氮化铜，如以摩尔比为1 5的 CuF2 · 2H20和NH4F在氮气流中、280°C的条件下脱水2h，然后转入氨气流中，280°C的条件下反应池，得到氮化铜。但是，这种方法得到的氮化铜不具有纳米结构，应用受到限制。随着非平衡化合技术的引入，氮化铜薄膜的制备引起了人们的广泛关注，如采用磁控溅射法、离子束辅助沉积法、直流等离子体氮化法、脉冲激光反应沉积法、分子束外延生长法等方法均可制备得到理想化学组分、结构稳定、性能优良的氮化铜薄膜。氮化铜薄膜可作为阻挡层应用于半导体器件上，但是，上述非平衡化合技术仅能制备得到氮化铜薄膜。纳米晶体是指纳米级别的晶体材料或者具有晶体结构的纳米颗粒，在太阳能电池、发光器件、光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。Choi等公开了一种以氯化铜和叠氮化钠为原料制备氮化铜纳米晶体的方法(Choi，J.&Gillan，E.G. Solvothermal Synthesis of Nanocrystalline Copper Nitride from anEnergetically Unstable Copper Azide Precursor. Inorganic Chemistry 44,7385-7393), ^ ft^ S1J 毒品，而且容易发生爆炸，合成过程较为危险，而且得到的氮化铜纳米晶体尺寸偏大。 Jang K W.等公开了用氩离子转录法制备氮化铜纳米晶体的方法(Jang K W. &Tanaka S I. Nanoparticles ofmetastable copper nitride grown by Ar ion beam irradiation. Adv Mater Res，11-12，567-570)，这种方法流程复杂、操作繁琐。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供， 本专利技术提供的方法流程简便、操作简单，得到的氮化铜纳米晶体稳定性较好。本专利技术提供了，包括以下步骤a)将硝酸铜和伯胺混合，真空条件下进行反应，得到前体配合物；b)加热所述前体配合物，得到氮化铜纳米晶体。优选的，所述步骤a)中，将硝酸铜和伯胺混合具体为将硝酸铜、伯胺和I-十八烯混合。3优选的，所述伯胺为含有十二个以上碳原子的伯胺。优选的，所述伯胺为十二胺、十六胺、十八胺或油胺。优选的，所述步骤a)中，所述伯胺为沸点在300°C以上的伯胺。优选的，所述步骤a)中，所述硝酸铜为水合硝酸铜。优选的，所述步骤a)中，所述反应的温度为100°C 200°C。优选的，所述步骤a)中，所述反应的时间为池以上。优选的，所述步骤b)中，所述加热温度为220°C 300°C。优选的，所述步骤b)中，所述加热时间为5min 60min。与现有技术相比，本专利技术以硝酸铜和伯胺为原料，在真空条件下发生反应生成配合物，然后将所述配合物加热分解后即可得到氮化铜纳米晶体。本专利技术提供的方法流程简便、操作简单，得到的氮化铜纳米晶体尺寸较小，在氯仿、甲苯等有机溶剂中具有良好的分散性能，在常温下具有良好的稳定性。进一步的，本专利技术使用硝酸铜和伯胺在1-十八烯中发生反应，得到的氮化铜纳米晶体具有规整形貌。实验表明，通过本专利技术提供的方法制备得到的氮化铜纳米晶体的尺寸可控，在常温条件下放置15天依然保持稳定。附图说明图1为氮化铜的立方晶体结构；图2为本专利技术实施例1制备的氮化铜纳米晶体的XRD图谱；图3为本专利技术实施例1制备的氮化铜纳米晶体的紫外可见吸收光谱图；图4为本专利技术实施例1制备的氮化铜纳米晶体的透射电镜照片；图5为本专利技术实施例2制备的氮化铜纳米晶体的XRD图谱；图6为本专利技术实施例2制备的氮化铜纳米晶体的紫外可见吸收光谱图。具体实施例方式本专利技术提供了，包括以下步骤a)将硝酸铜和伯胺混合，真空条件下进行反应，得到前体配合物；b)加热所述前体配合物，得到氮化铜纳米晶体。本专利技术以硝酸铜和伯胺为原料，在真空条件下发生反应生成配合物，然后将所述配合物加热分解后即可得到氮化铜纳米晶体。本专利技术以硝酸铜为原料，所述硝酸铜优选为水合硝酸铜，更优选为三水合硝酸铜， 即 CuNO3 · 3H20。在本专利技术中，所述伯胺优选为含有十二个及十二个以上碳原子的伯胺或沸点为 300°C以上的伯胺，更优选为十二胺、十六胺、十八胺或油胺。将所述硝酸铜和所述伯胺混合，在真空条件下进行反应。本专利技术优选按照以下方法进行真空处理将硝酸铜和伯胺的混合物在真空度为IOOKPa 300KPa的条件下静置，同时对所述混合物进行升温处理，使硝酸铜和伯胺溶解并发生反应。在所述溶解并发生反应的过程中，反应体系的颜色将会发生由蓝色到绿色到淡黄色再到棕黄色的变化，当溶液呈澄清透明时，硝酸铜和伯胺反应完毕。按照本专利技术，所述硝酸铜和伯胺进行反应的温度优选为100°C 200°C，更优选为 120°C 180°C，最优选为150°C 160°C;时间优选为池以上，更优选为5 20h，最优选为 6 他；所述硝酸铜和所述伯胺的摩尔比优选为1 (40 80)，更优选为1 (50 70)， 最优选为1 (55 65)。为了得到形貌规整的氮化铜纳米晶体，本专利技术优选在硝酸铜和伯胺的混合物中加入1-十八烯，即将硝酸铜、伯胺和1-十八烯混合后，在真空条件下进行反应。所述1-十八烯和所述硝酸铜的质量比优选为(50 70) 1，更优选为(55 65) 1。硝酸铜和伯胺发生反应生成前体配合物后，对所述前体配合物进行加热处理，使所述前体配合物分解，得到氮化铜纳米晶体。按照本专利技术，对所述前体配合物进行加热的温度优选为220°C 300°C，更优选为230°C 270°C，最优选为240°C 260°C;所述加热的时间优选为5min 60min，更优选为15min 45min，最优选为20min 40min。在对所述前体配合物进行加热的过程中，反应体系的颜色由棕黄色进一步加深， 直至变为黑紫色或黑色，并呈不澄清状。反应结束后，停止加热，向得到的反应混合物中加入沉淀剂，然后进行离心分离， 将得到的沉淀分散于有机溶剂中，得到氮化铜纳米晶体。所述沉淀剂优选为甲醇或乙醇， 更优选为甲醇；所述离心分离的转速优选为8000rpm 12000rpm，更优选为IOOOOrpm IlOOOrpm ；所述有机溶剂优选为低极性溶剂，更优选为甲苯、氯仿或正己烷。按照本专利技术，在向得到的反应混合物中加入沉淀剂之前，优选将所述反应混合物自然冷却至室温。当反应体系中存在1-十八烯时，使得到的反应混合物自然冷却至室本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种氮化铜纳米晶体的制备方法，包括以下步骤：ａ）将硝酸铜和伯胺混合，真空条件下进行反应，得到前体配合物；ｂ）加热所述前体配合物，得到氮化铜纳米晶体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武海滨，陈卫，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82