本发明专利技术涉及一种热氧化反应制备Cu2O及Au/Cu2O核壳异质结纳米立方体的方法。该方法以铜网微栅为铜源，空气中的氧气为氧源，以表面覆有正四辛基溴化铵稳定剂的Au纳米颗粒作为Cu2O及Au/Cu2O核壳异质结纳米颗粒生长的催化剂和成核点，在300℃下恒温加热，通过调节Au纳米颗粒在铜网上的密度，获得Cu2O及Au/Cu2O核壳异质结纳米立方体，其中Cu2O纳米立方体主要有两种形貌，一种为完美立方体，另一种为削角立方体；而Au/Cu2O核壳异质结的形貌是核壳异质结纳米立方体。本发明专利技术方法具有产品纯度高，选择性好，合成工艺简单，生产成本低，无污染，形状可控等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热氧化反应制备Cu2O及Au/CU20核壳异质结纳米立方体的方法， 可应用于太阳能电池、光催化以及发光二极管中，属于纳米材料领域。
技术介绍
纳米结构材料作为纳米复合材料、纳米电子器件、超高密度磁记录系统和光学器件的基础材料，其潜在的应用价值已引起人们的广泛关注。氧化亚铜(Cu2O)是一种无毒的 P型半导体材料，其禁带宽度为2. 17eV，可以被可见光激发。由于其制备成本低、利用效率高，因此在许多领域都有非常广泛的应用，例如，在玻璃工业中用作红玻璃和红瓷釉的着色剂；在有机工业中用作催化剂；在涂料工业中用作船舶防污底漆涂料的杀虫剂；在农业上可以作为杀菌剂；另外在传感器、超导体、催化制氢、太阳能电池、锂离子电池的负极材料和镇流器材料等方面也有很重要的应用。在过去的几十年里，国内外对于其形貌和尺寸控制的研究有很多报道，例如，利用液相法、溶剂热法、化学气相沉积法及电化学沉积等方法合成纳米立方体、棱锥体、八面体、十二面体、二十面体等。但是大多数方法都需要加入合适的有机添加剂，不易去除，且得到的Cu2O纳米颗粒中带有杂质。利用热氧化反应，在金(Au)纳米颗粒的催化作用下制备Cu2O纳米立方体及Au/ Cu2O核壳异质结纳米立方体的方法尚未有报道。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的缺点，提供一种利用热氧化反应在Au纳米颗粒的催化作用下制备Cu2O及Au/CU20核壳异质结纳米立方体的方法，从而为Cu2O纳米立方体的制备提供了一种新的途径，并提出了一种全新的Cu2O纳米结构——Au/CU20核壳异质结纳米立方体。该方法具有产品纯度高，选择性好，合成工艺简单，无污染等特点。为了实现上述专利技术目的，本专利技术方法以铜网微栅为铜源，空气中的氧气为氧源，以表面覆有正四辛基溴化铵(TOAB)稳定剂的Au纳米颗粒作为Cu2O及Au/Cu20核壳异质结纳米颗粒生长的催化剂和成核点，在300°C下恒温加热，通过调节Au纳米颗粒在铜网上的密度，获得Cu2O及Au/CU20核壳异质结纳米立方体，按照以下步骤操作1) Au纳米颗粒的制备将6mL浓度为0. 03M的HAuCl4 · 3H20水溶液加入到6mL浓度为0. 15M的正四辛基溴化铵(TOAB)的甲苯溶液中，在常温下搅拌IOmin ；取新配制的浓度为0. 26M的硼氢化钠(NaBH4)水溶液6mL，在30min内逐滴加入到上述反应混合物中，再快速搅拌30min，然后经过萃取，将有机相分离出来，用1 %的H2SO4溶液清洗一次，再用蒸馏水清洗多次，最后用MgSO4干燥有机相，经过滤纸过滤，即得到表面覆有TOAB稳定剂的Au纳米颗粒；2) Cu2O纳米立方体的制备将表面覆有TOAB稳定剂的Au纳米颗粒分散到铜网微栅上，金纳米颗粒在铜网表面的密度< 1300个/μ m2，然后将微栅放置保温炉内，以1°C/S的升温速率加热到300°C，并保温40min，即可获得边长介于6 250nm之间的Cu2O纳米立方体。3)Au/Cu20核壳异质结纳米立方体的制备将表面覆有TOAB稳定剂的Au纳米颗粒分散到铜网微栅上，金纳米颗粒在铜网表面的密度> 2500个/μ m2，然后将微栅放置保温炉内，以1°C /s的升温速率加热到300°C，并保温30min，即可获得边长介于15 45nm之间的 Au/Cu20核壳异质结纳米立方体。本专利技术方法步骤2、得到的Cu2O纳米立方体有两种形貌，一种为正立方体，另一种为削角立方体。本专利技术方法步骤；3)得到Au/CU20核壳异质结的形貌是核壳异质结纳米立方体，完整立方体核壳异质结主要有两种晶体取向关系(a) Au//Cu2O, {100}Au//{100}_ ； (b) Au//Cu2O, {lll}Au//{lll}Cu20。本专利技术方法具有产品纯度高，选择性好，合成工艺简单，生产成本低，无污染，形状可控等优点。附图说明图1为Cu2O纳米立方体的高角环形暗场像。图2为Cu2O纳米立方体的明场像。图3为Cu2O纳米立方体的选区电子衍射图。图4为Au/CU20核壳异质结完整纳米立方体的高角环形暗场像。图5为两个或多个小颗粒结合而成的Au/CU20核壳异质结纳米立方体的高角环形暗场像。图6为单个Au/CU20核壳异质结纳米立方体的X射线能谱图。图7为单个Au/Cu20核壳异质结纳米立方体W01]带轴的高分辨像。图8为单个Au/Cu20核壳异质结纳米立方体Wll]带轴的高分辨像。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术方法做进一步阐述。实施例1、Cu2O纳米立方体的制备1)将HAuCl4 · 3H20和正四辛基溴化铵(TOAB)分别溶解于去离子水和甲苯中，搅拌均勻，配制成0. 03M的HAuCl4水溶液以及0. 15M的TOAB的甲苯溶液。2)上述溶液各取6mL，并将HAuCl4水溶液加入到TOAB的甲苯溶液中，在常温下搅拌lOmin，水溶液由黄色变为无色，甲苯溶液变为桔黄色。3)取新配制的0. 26M的NaBH4水溶液6mL，在30min内逐滴加入到步骤2)所得到的反应混合物中，并快速搅拌30min。4)将步骤3)所得到的混合液中的有机相分离，用I^WH2SO4溶液清洗一次，再用蒸馏水清洗5次，最后用MgSO4干燥有机相，经过滤纸过滤，即得到表面覆有TOAB稳定剂的 Au纳米颗粒。5)将步骤4)中得到的表面覆有TOAB稳定剂的Au纳米颗粒分散到有碳支持膜的铜网微栅上，其中Au纳米颗粒在铜网上的密度为彡1300个/ y m2，然后将微栅放置保温炉内，以1°C /s的升温速率加热到100°C，并保温40min。发现Au纳米颗粒粒径由5. 2nm增至 6nm，未发现有其它物质生成。6)将步骤幻中的加热温度升至200°C，并保温40min。观察发现Au纳米颗粒粒径增加至15nm，未发现有其它物质生成。7)将步骤6)中的加热温度升至300°C，保温40min，可观察到生成Cu2O纳米颗粒， Cu2O纳米立方体的高角环形暗场像及明场像分别如图1和图2所示，Cu2O纳米立方体的选区电子衍射图如图3所示。由图1可知，制备的Cu2O纳米颗粒为立方体，其边长介于6到 250nm之间。由图2可知，除了完整的立方体以外，部分Cu2O纳米颗粒为削角立方体(白色箭头所示)。由图3可知，该纳米立方体为Cu2O单晶，没有Au或者CuO以及Cu的存在。实施例2、Au/Cu20核壳异质结纳米立方体的制备l)Au纳米颗粒的制备同实施例1中的步骤1)-4)。2)将步骤1)中得到的表面覆有TOAB稳定剂的Au纳米颗粒分散到涂有碳膜的铜网微栅上，其中Au纳米颗粒在铜网上的密度为彡2500个/μ m2，然后将微栅放置保温炉内， 以1°C /s的升温速率加热到100°C，并保温30min。发现Au纳米颗粒粒径由5.2nm增至 6nm，未发现有其它物质生成。3)将步骤幻中的加热温度升至200°C，保温30min，发现Au纳米颗粒粒径增加至 15nm，未发现有其它物质生成。4)将步骤3)中的加热温度升至300°C，保温30min，即可得到Au/Cu20核壳异质结纳米立方体。图4为Au/Cu20核壳异质结完整纳米立方体的高角环形暗场像。图5为两个或多个小颗粒结合而成的Au/Cu20核壳异质本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王乙潜，梁文双，杜庆田，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：
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