[发明专利]一种利用阴极辉光放电电解等离子体技术制备Cu2

说明书

本发明属于纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种利用阴极辉光放电电解等离子体技术制备Cusubgt;2/subgt;O纳米粒子的方法，包括如下步骤：用高压直流电源提供电能，用废铜丝作为阳极，用铂针作为阴极，用硝酸钠溶液作为电解液，且在电解液中加入适量葡萄糖作为还原剂，回路中加入电阻稳定电流；当阴阳两电极间施加足够高的电压时，阴极铂针尖端与周围电解液之间产生明亮的辉光，形成稳定的阴极辉光放电电解(CGDE)等离子体。放电过程中阳极铜丝被消耗，溶液逐渐变为墨绿色；在持续磁力搅拌下放电一段时间，得到墨绿色浊液；将浊液离心分离，并将产物依次用无水乙醇、蒸馏水洗涤数次，干燥，研磨，得到墨绿色产物即为纳米Cusubgt;2/subgt;O粉末。本发明利用阴极辉光放电电解(CGDE)等离子体技术一步制得分散性好、纯度高的Cusubgt;2/subgt;O纳米粒子。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种利用阴极辉光放电电解等离子体技术制备Cu₂O纳米粒子的方法。

背景技术

氧化亚铜(Cu₂O)是一种p型半导体，其禁带宽度为2.2eV，直接带隙较窄，具有良好的可见光吸收能力、光催化性能和较高的电子迁移速率。因Cu₂O价格相对低廉、吸附系数高、毒性低等优点，被广泛应用于传感器、锂离子电池、光催化、抗菌材料和催化等领域。

目前，纳米Cu₂O的制备方法可以分为固相、液相和气相法三种。固相法和气相法存在制备条件难以精确控制以及反应条件苛刻等缺点。液相法主要包括溶剂热法(水热法和有机溶剂热法)：水热法一般以Cu(OH)₂为前驱体，加入还原剂制备Cu₂O，在这一过程中需要添加表面活性剂来调控颗粒尺寸和形貌，且反应需在强碱性条件下进行；而有机溶剂法一般需要在高温高压条件下进行，由于有机溶剂的挥发性和毒性，此方法会对环境造成污染。

阴极辉光放电电解是一种新兴的产生等离子体的电化学方法，其主要利用等离子体中高能电子与汽化水分子进行碰撞发出辉光，产生O·，H·，HO·，H₂O₂等活性粒子。这些活性粒子可在等离子体-液体界面引发溶液中难以预料的化学反应。目前，这一技术已广泛用于废水净化、表面改性、合成化学和光谱分析。然而，将其用于纳米材料制备的研究相对较少，特别是将其用于氧化亚铜纳米材料的制备未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有Cu₂O纳米粒子制备过程复杂、条件苛刻、生产成本偏高、产生二次污染等缺陷，基于阴极辉光放电电解等离子体的优势，提供一种利用阴极辉光放电电解等离子体技术制备Cu₂O纳米粒子的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用阴极辉光放电电解等离子体技术制备Cu₂O纳米粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：用高压直流电源提供电能，用废铜丝作为阳极，用铂针作为阴极，用硝酸钠溶液作为电解液，且在电解液中加入适量葡萄糖作为还原剂，回路中加入电阻稳定电流；

步骤(2)：当阴阳两电极间施加足够高的电压时，阴极铂针尖端与周围溶液之间产生明亮的辉光，形成稳定的等离子体；

步骤(3)：放电过程中阳极铜丝被消耗，溶液逐渐变为墨绿色；

步骤(4)：在持续磁力搅拌下放电一段时间，得到墨绿色浊液；

步骤(5)：将浊液离心分离，并将产物依次用无水乙醇、蒸馏水洗涤数次，干燥，研磨，得到墨绿色产物即为纳米Cu₂O粉末。

优选地，在步骤(1)中，所述电解液为150mL的1～4g/L的硝酸钠溶液，所述还原剂为0.5～1.5mol/L的葡萄糖。