[发明专利]一种Cu2O纳米薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Cu₂O纳米薄膜的制备方法。

背景技术

Cu₂O是铜的一价氧化物，颜色鲜红，常呈粉末状固体，在酸性的条件下容易发生歧化反应生成铜单质和二价的铜离子。氧化亚铜禁带的宽度在1.9eV-2.2eV，在太阳光的照射下，氧化亚铜能产生光生载流子，由于禁带宽度只有2.0eV左右，易被可见光激发，是一种良好的无机氧化物半导体材料。在理论上，氧化亚铜的光电转化效率可以达到20%。随着太阳能电池的发展，Cu₂O纳米材料和Cu₂O复合材料更加引起人们关注。此外Cu₂O还可用于制备船底防污漆、着色剂、储磁器、电极材料。氧化亚铜常用的制备方法主要有热氧化法、水热合成法、溶胶凝胶法、电化学沉积法等。但热氧化法制备纳米氧化亚铜，反应需在高温下进行，高温反应设备昂贵且反应所需温度不容易达到；在溶胶-凝胶法制备过程中，溶胶容易团聚，工艺参数不容易控制；水热法虽然方法简单，但是需要恒温设备，反应温度较高，不易大规模应用；电化学沉积法制备氧化亚铜，工作电极在电解过程中存在“边缘效应”，造成电极中间薄边缘厚，难以均匀沉积在基底上。本发明采用的制备工艺简单，具有工艺参数容易控制，反应条件温和，制备周期短，并测得其光电性能良好。且该方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种常温水浴制备氧化亚铜纳米薄膜的方法。

具体步骤为：

（1）配制质量百分比浓度为0.3～1%的HF溶液和质量百分比浓度为25～65%的HNO₃溶液，两种配好的溶液取相同体积混合均匀，得混酸溶液。

（2）将铜片剪成1.5cm×5cm×0.1cm大小，置于步骤（1）所得混酸溶液中，20～50秒后待铜表面呈紫红色取出，依次用二次蒸馏水、分析纯丙酮、分析纯酒精各超声清洗铜片10分钟，随即在25～65℃水浴中静置3～7天，得Cu₂O纳米薄膜，测试其光电压达到0.0801～0.1286V。

本发明与其他相关技术相比，最显著的特点是常温水浴法制备Cu₂O纳米薄膜，其制备工艺简单、周期短，制备的样品可以直接成功地用于光电压测试，光电压值较高，降低了相关成本及处理时间。

具体实施方式

实施例1：

（1）配制质量百分比浓度为0.5%的HF溶液和质量百分比浓度为65%的HNO₃溶液，两种配好的溶液取相同体积混合均匀，得混酸溶液。

（2）将铜片剪成1.5cm×5cm×0.1cm大小，置于步骤（1）所得混酸溶液中，20秒后待铜表面呈紫红色取出，依次用二次蒸馏水、分析纯丙酮和分析纯酒精各超声清洗铜片10分钟，随即在25℃水浴中静置4天，得Cu₂O纳米薄膜，测试其光电压为0.1286V。

实施例2：

（1）配制质量百分比浓度为1%的HF溶液和质量百分比浓度为25%的HNO₃溶液，两种配好的溶液取相同体积混合均匀，得混酸溶液。

（2）将铜片剪成1.5cm×5cm×0.1cm大小，置于步骤（1）所得混酸溶液中，50秒后待铜表面呈紫红色取出，依次用二次蒸馏水、分析纯丙酮和分析纯酒精各超声清洗铜片10分钟，随即在45℃水浴中静置4天，得Cu₂O纳米薄膜，测试其光电压为0.0801V。

实施例3：

（1）配制质量百分比浓度为0.3%的HF溶液和质量百分比浓度为55%的HNO₃溶液，两种配好的溶液取相同体积混合均匀，得混酸溶液。

（2）将铜片剪成1.5cm×5cm×0.1cm大小，置于步骤（1）所得混酸溶液中，30秒后待铜表面呈紫红色取出，依次用二次蒸馏水、分析纯丙酮和分析纯酒精各超声清洗铜片10分钟，随即在35℃水浴中静置4天，得Cu₂O纳米薄膜，测试其光电压为0.1178V。

实施例4：

（1）配制质量百分比浓度为0.7%的HF溶液和质量百分比浓度为45%的HNO₃溶液，两种配好的溶液取相同体积混合均匀，得混酸溶液。

（2）将铜片剪成1.5cm×5cm×0.1cm大小，置于步骤（1）所得混酸溶液中，30秒后待铜表面呈紫红色取出，依次用二次蒸馏水、分析纯丙酮和分析纯酒精各超声清洗铜片10分钟，随即在65℃水浴中静置4天，得Cu₂O纳米薄膜，测试其光电压为0.0938V。