[发明专利]一种氧化亚铜纳米线多孔薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料和光电功能材料技术领域，具体涉及一种氧化亚铜纳米线多孔薄膜及其制备方法和应用。 

背景技术

在温和条件下，制备大面积半导体薄膜一直是人们努力追求的目标，因为这是大幅度降低光电功能器件和大面积电子器件制造成本的可行途径。近年来，简单的溶液处理方法（solution processing method）已被证明可以制造多种半导体薄膜，溶液处理方法还适合制备大面积薄膜，而且也特别容易扩大生产规模。[（1）Sun Y, Rogers JA. Advanced Materials 2007; 19: 1897；（2）Arias AC et al.,Chemical Reviews 2010; 110: 3；（3）Ji X, Dong YW, Huo ZQ, Xu W. Electrochemical and Solid-State Letters 2009;12:H344；（4）Yuhas BD, Yang P. Journal of the American Chemical Society 2009;131:3756-61.]  

在众多的半导体材料中，氧化亚铜（Cu₂O）由于其带隙为2.17电子伏特，成为非常有竞争力的太阳能电池材料。除了用于光电转换器件之外，氧化亚铜还有极广泛的用途，包括：用于光催化、传感器、超级电容器、锂离子电池以及多种光电功能器件等领域。人们也发展出多种方法用于制备氧化亚铜薄膜，包括氧化亚铜纳米晶材料。

纳米线由于具备特殊的几何形状、高的长宽比以及量子尺寸效应和表面效应，已受到人们的广泛关注。因此，如何制备氧化亚铜纳米线是人们研究开发的重点，常用的制备方法包括：电化学沉积法、纳米孔洞膜板法、外加表面活性剂和还原剂条件下的湿化学方法等。此外，对铜膜进行热退火处理也可以合成纳米线，但是需要在400-550 ℃的高温下进行。氧化亚铜纳米带也可以从氢氧化铜纳米带中转换过来，但是需要分别在180℃和700℃的温度下处理较长时间。 [（5）Grez P, et al.,Materials Letters 2013;92:413-6;（6）Qu Y, et al.,Materials Letters 2008;62:886-8;（7）Zhang K, et al.,Nanotechnology 2007;18:275607；（8）Wen X, et al.,Langmuir 2005;21:4729-37.]。

 溶液处理方法工艺很简单，成本也很低。我们曾经采用溶液处理方法来制备纳米孔洞金膜。前期我们还发现铜膜在大气环境中或者在水溶液中能够与硫氰酸盐反应，原位形成硫氰酸亚铜薄膜。 [（9）徐伟，周辉，金兰， 一种可移植超薄纳米孔金膜及其制备方法. 发明专利申请号：200510111258.X；（10）Zhou H, Jin L, Xu W. Chinese Chemical Letters 2007;18:365；（11）徐伟，唐佳其，季欣， 一种可擦写、可读出的无机薄膜电双稳器件及其制备方法， 发明专利申请号: 200710044248.8; （12）徐伟，季欣，霍钟祺, 一种可重写无机薄膜电存储器件及其制备方法, 发明专利申请号: 200810038577.6；（13）Dong YW, et al., Electrochemical and Solid-State Letters 2009;12:H54-7.（14）Ji X, et al.,. Electrochemical and Solid-State Letters 2009;12:H344-7].。

发展简单的溶液处理方法来制备特殊结构和性能的纳米材料是我们的工作目标之一，因为这种方法工艺简单，成本低，适合做成大面积，并且容易生产。

发明内容

本发明的目的在于提出一种工艺简单，成本低，可做成大面积，并且容易生产的氧化亚铜纳米线多孔薄膜（Cu₂O  nanowire-based porous film）及其制备方法和应用。

本发明提出的氧化亚铜纳米线多孔薄膜，是由氧化亚铜纳米线通过自发堆积形成，纳米线之间存在多种空间或者洞穴。多数纳米线宽度小于50纳米。