一种ＣｕＡｌＯ２微晶的制备方法技术

一种ＣｕＡｌＯ２微晶的制备方法，将三水硝酸铜和九水硝酸铝加入乙醇中得溶液Ａ；向溶液Ａ中加入三乙醇胺后磁力搅拌形成均匀的前驱物溶胶；将前驱物溶胶干燥形成干凝胶，然后将此干凝胶在微波炉中加热后用玛瑙研钵研磨后待用；将上述研磨后的干凝胶倒入水热反应釜中，用乙二醇作为填充液，进行微波水热反应，反应结束后自然冷却到室温；通过离心分离获得产物，然后分别采用去离子水、无水乙醇或异丙醇洗涤，所得黑灰色粉末真空干燥即得ＣｕＡｌＯ２微晶。本发明专利技术采用微波水热法制备得到了ＣｕＡｌＯ２微晶，不仅制备成本低、操作简单、反应周期短，反应温度低，而且产物纯度高、晶粒发育完整、粒度分布均匀、形状可控且不需要煅烧处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种P型透明导电氧化物(TCO)材料的制备方法，具体涉及一种 CuAlO2微晶的制备方法。
技术介绍
由于透明导电氧化物(TCO)在可见光范围内具有高的透明度(宽带隙)和电导 率，具有广阔的应用领域，已经被广泛应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及 其它光电器件令页域° (Hiroshi Kawazoe, Masahiro Yasukawa, Hiroyuki Hyodo. P-type electricalconduction in transparent thin films of CuAlO2. Nature,1997,389 (30) 939-942.)。目前获得的透明导电氧化物大多是η型的，如掺Al的ZnO、掺S的In2O3、掺F 的SnO2等，ρ型TCO的相对匮乏严重制约了透明氧化物半导体(TOS)相关器件的开发与应 用，阻碍了 TCO向以p-n结为基础的半导体全透明光电器件的研究开发，因此，制备与研究 P型TCO材料非常必要。CuAlO2作为一种天然的ρ型TCO材料被越来越多的学者研究。迄今为止，许多研究者运用不同的方法制备出了 CuAlO2粉体，包括固相反应法 (A. N. Banerjee, R. Maity, K. K. Chattopadhyay. Preparation of P-Type Transparent ConductingCuAlO2 Thin Films by Reactive DC sputteringMaterials Letters,2003, 58 :10-13.)、离子交换法(L Dloczik, Y Tomn, R Konenkamp, et al. CuAlO2 Prepared by Ion Exchange from LiAlO2 Thin Solids Films，2004，451-452 :116-119.)、水热法(高 善民，张江，王群，等.CuAlO2纳米晶的水热-分解制备及表征,功能材料，2006，37(1) 117-122.)、溶胶凝胶法(DENG Zan-Hong, ZHU Xue-Bin, TAO Ru-Hua, et al. Synthesis of CuAlO2 ceramics using sol-gel Materials Letters，2007，61 :686_689.)化学气相 沉禾只法(N. Koriche, A. Bouguelia, A. Aider, et al. Photocatalytic Hydrogen Evolution over Delafossite CuAlO2 International Journal of HydrogenEnergy,2005,30 (7) 693-699.)等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不仅制备操作简单、反应周期短，重复性高，而且产物 纯度高、晶粒发育完整、粒度分布均勻、形状可控且不需要煅烧处理的CuAlO2微晶的制备方 法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是步骤一首先将分析纯的三水硝酸 铜和九水硝酸铝按照(Cu2+) (Al3+) = 1 1 1.2 1的摩尔比加入乙醇中，配制成金 属离子浓度为0. 4mol/L 0. 7mol/L的蓝色透明溶液A ；步骤二 然后向溶液A中加入溶液 A体积4% 12%的三乙醇胺后磁力搅拌形成均勻的前驱物溶胶；步骤三将前驱物溶胶先 放入干燥箱中干燥，使其形成干凝胶，然后放入输出功率为900W的微波炉中加热5min 15min，冷却后用玛瑙研钵研细后待用；步骤四将上述研磨后的干凝胶倒入水热反应釜 中，用乙二醇作为填充液，填充度控制在50-70% ；然后密封水热反应釜，将其放入MDS-8型温压双控微波水热反应仪中；选择控温模式或者控压模式进行反应，控温模式水热温度控 制在200 220°C，控压模式水热压力控制在1. OMPa-4. OMPa，反应5h 10h，反应结束后 自然冷却到室温；步骤五打开水热反应釜，通过离心分离获得产物，然后分别采用去离子 水、无水乙醇或异丙醇洗涤，所得黑灰色粉末真空干燥即得CuAlO2微晶。微波水热法是采用微波场作热源进行水热合成的方法，微波加热具有速度快，无 温度梯度等优点，本专利技术采用微波水热法制备得到了 CuAlO2微晶，不仅制备成本低、操作简 单、反应周期短，反应温度低，而且产物纯度高、晶粒发育完整、粒度分布均勻、形状可控且 不需要煅烧处理。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的CuAlO2微晶的X-射线衍射(XRD)图谱。 图2为本专利技术实施例1制备得到的CuAlO2微晶的透射电镜(TEM)照片。图3为本专利技术实施例1制备得到的CuAlO2微晶的选区电子衍射(SAED)照片。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1:步骤一首先将分析纯的三水硝酸铜和九水硝酸铝按照(Cu2+) (Al3+) =1:1的摩尔比加入乙醇中，配制成金属离子浓度为0. 5mol/L的蓝色透明溶液A ；步骤 二 然后向溶液A中加入溶液A体积10%的三乙醇胺后磁力搅拌形成均勻的前驱物溶胶； 步骤三将前驱物溶胶先放入干燥箱中干燥，使其形成干凝胶，然后放入输出功率为900W 的微波炉中加热5min，冷却后用玛瑙研钵研细后待用；步骤四将上述研磨后的干凝胶倒 入水热反应釜中，用乙二醇作为填充液，填充度控制在50 % ；然后密封水热反应釜，将其放 AMDS-S型温压双控微波水热反应仪中；选择控温模式进行反应，控温模式水热温度控制 在20(TC，反应10h，反应结束后自然冷却到室温；步骤五打开水热反应釜，通过离心分离 获得产物，然后分别采用去离子水、无水乙醇洗涤，所得黑灰色粉末真空干燥即得CuAlO2微晶。将实施例1所得的CuAlO2粉体用日本理学D/maX2000PC X-射线衍射仪分析样品， 发现产物为JCPDS编号为35-1401的CuAlO2 (图1)。将该样品用日JEM-3010型透射电子 显微镜(图2，3)进行观察，从照片可以看出所制备的CuAlO2粉体是微晶，基本形状为六边形。实施例2:步骤一首先将分析纯的三水硝酸铜和九水硝酸铝按照(Cu2+) (Al3+) =1.05 1的摩尔比加入乙醇中，配制成金属离子浓度为0. 4mol/L的蓝色透明溶液A ；步 骤二 然后向溶液A中加入溶液A体积8%的三乙醇胺后磁力搅拌形成均勻的前驱物溶胶； 步骤三将前驱物溶胶先放入干燥箱中干燥，使其形成干凝胶，然后放入输出功率为900W 的微波炉中加热lOmin，冷却后用玛瑙研钵研细后待用；步骤四将上述研磨后的干凝胶倒 入水热反应釜中，用乙二醇作为填充液，填充度控制在55% ；然后密封水热反应釜，将其放 AMDS-S型温压双控微波水热反应仪中；选择控温模式进行反应，控温模式水热温度控制 在210°C，反应8h，反应结束后自然冷却到室温；步骤五打开水热反应釜，通过离心分离获 得产物，然后分别采用去离子水、异丙醇洗涤，所得黑灰色粉末真空干燥即得CuAlO2微晶。实施例3:步骤一首先将分析纯的三水硝酸铜和九水硝酸铝按照(Cu2+) (Al3+) =1. 1 1的摩尔比加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣｕＡｌＯ↓［２］微晶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：首先将分析纯的三水硝酸铜和九水硝酸铝按照（Ｃｕ↑［２＋］）∶（Ａｌ↑［３＋］）＝１∶１～１．２∶１的摩尔比加入乙醇中，配制成金属离子浓度为０．４ｍｏｌ／Ｌ～０．７ｍｏｌ／Ｌ的蓝色透明溶液Ａ；步骤二：然后向溶液Ａ中加入溶液Ａ体积４％～１２％的三乙醇胺后磁力搅拌形成均匀的前驱物溶胶；步骤三：将前驱物溶胶先放入干燥箱中干燥，使其形成干凝胶，然后放入输出功率为９００Ｗ的微波炉中加热５ｍｉｎ～１５ｍｉｎ，冷却后用玛瑙研钵研细后待用；步骤四：将上述研磨后的干凝胶倒入水热反应釜中，用乙二醇作为填充液，填充度控制在５０－７０％；然后密封水热反应釜，将其放入ＭＤＳ－８型温压双控微波水热反应仪中；选择控温模式或者控压模式进行反应，控温模式水热温度控制在２００～２２０℃，控压模式水热压力控制在１．０ＭＰａ－４．０ＭＰａ，反应５ｈ～１０ｈ，反应结束后自然冷却到室温；步骤五：打开水热反应釜，通过离心分离获得产物，然后分别采用去离子水、无水乙醇或异丙醇洗涤，所得黑灰色粉末真空干燥即得ＣｕＡｌＯ↓［２］微晶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑锋，李抗，施浙勇，张钦峰，曹丽云，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]