本發(fā)明涉及氧化銅材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種多孔氧化銅納米線材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

氧化銅納米棒具有表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特性，與普通氧化銅相比，納米尺度賦予了氧化銅納米棒特殊的電學(xué)、光學(xué)、催化等性質(zhì)。氧化銅納米棒的電學(xué)性質(zhì)使其對(duì)外界環(huán)境如溫度、濕度、光等條件十分敏感，因此采用納米氧化銅粒子包覆傳感器，可以大大提高傳感器的響應(yīng)速度、靈敏性和選擇性。納米氧化銅也可作為固體火箭推進(jìn)劑的燃速催化劑，不僅可以提高推進(jìn)劑的燃速，還可以降低壓強(qiáng)指數(shù)。在催化方面，納米氧化銅可以很好地光催化降解有機(jī)染料。納米氧化銅可作為p型半導(dǎo)體材料，也是一種很好的光敏材料，同時(shí)也被用于玻璃和陶瓷的著色劑、尾氣凈化材料、觸點(diǎn)材料等。

然而，目前的氧化銅納米材料一般為單一的納米線結(jié)構(gòu)或納米棒結(jié)構(gòu)，其尺度效應(yīng)單一，目前已有技術(shù)制備多孔形的氧化銅納米材料，在一定程度上能夠提高其性能，但其多孔孔徑和分布情況難以控制，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差。因此，如何研究設(shè)計(jì)一種多尺度效應(yīng)、穩(wěn)定性好的孔氧化銅納米線材料及其制備方法是我們目前急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多孔氧化銅納米線材料及其制備方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，提供了一種多孔氧化銅納米線材料，包括純銅基片以及分布在純銅基片表面的多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)邊緣、純銅基片表面均形成有氧化銅納米線，多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成有氧化銅納米棒。

進(jìn)一步的，所述氧化銅納米線長9-11μm，氧化銅納米棒長4-7μm，多孔結(jié)構(gòu)的直徑為0.5-1.2mm。

進(jìn)一步的，所述純銅基片的孔隙率為62-75％。

第二方面，提供了如第一方面中任意一項(xiàng)所述的一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，包括以下步驟：

s101：選取厚度為2-4mm的純銅基片，將純銅基片表面用去離子水超聲清洗5-10min，然后放置干燥箱在120-150℃條件下干燥3-5min；

s102：將pmma材料通過超微粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑為0.5-1.5mm的顆粒，將pmma顆粒平鋪在呈水平狀態(tài)的高壓模具內(nèi)底面；利用刮板將pmma顆粒平鋪均勻后，將干燥后的純銅基片平放在pmma顆粒上；

s103：通過高壓模具由上而下對(duì)純銅基片施壓300-400mpa，施壓時(shí)間為3h；

s104：將高壓后的純銅基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma顆粒，浸泡后利用無水乙醇清洗20-30min，得到表面呈多孔狀銅基；

s105：將銅基的多孔面朝向放置在空氣氛圍下，通過保護(hù)氣體形成氣流柱以50-80ml/min的流速吹向多孔面中心，同時(shí)通過電加熱板直接在300-360℃條件下加熱銅基的多孔面3-4h，待冷卻至室溫后制得多孔氧化銅納米線產(chǎn)品。

進(jìn)一步的，所述高壓模具對(duì)純銅基片施壓具體為：初始?jí)簭?qiáng)在10min內(nèi)提升至300mpa，以壓強(qiáng)差20mpa、時(shí)間間隔15min將初始?jí)簭?qiáng)300mpa逐漸提升至終止壓強(qiáng)400mpa，然后以逆降方式將終止壓強(qiáng)400mpa降至初始?jí)簭?qiáng)300mpa。

進(jìn)一步的，所述保護(hù)氣體為氦氣或氖氣。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過形成具有兩種尺度效應(yīng)的納米線和納米棒結(jié)構(gòu)，尺度效應(yīng)適用范圍廣，應(yīng)用于氣體催化反應(yīng)時(shí)可同時(shí)作用于兩種氣體；

2、本發(fā)明在作為催化劑時(shí)獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)可提高氣體吸附能力，從而提高催化效率；

3、本發(fā)明提供的氧化銅納米線材料中多孔結(jié)構(gòu)分布可控，穩(wěn)定性強(qiáng)；

4、本發(fā)明提供的多孔氧化銅納米線材料制備條件簡單，易于實(shí)現(xiàn)，且制備過程無污染。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中多孔氧化銅納米線材料的掃描圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，包括以下步驟：

s101：選取厚度為2mm的純銅基片，將純銅基片表面用去離子水超聲清洗5min，然后放置干燥箱在120℃條件下干燥3min；

s102：將pmma材料通過超微粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑為0.5mm的顆粒，將pmma顆粒平鋪在呈水平狀態(tài)的高壓模具內(nèi)底面；利用刮板將pmma顆粒平鋪均勻后，將干燥后的純銅基片平放在pmma顆粒上；

s103：通過高壓模具由上而下對(duì)純銅基片施壓300mpa，施壓時(shí)間為3h；

s104：將高壓后的純銅基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma顆粒，浸泡后利用無水乙醇清洗20min，得到表面呈多孔狀銅基；

s105：將銅基的多孔面朝向放置在空氣氛圍下，通過保護(hù)氣體形成氣流柱以50ml/min的流速吹向多孔面中心，同時(shí)通過電加熱板直接在300℃條件下加熱銅基的多孔面3h，待冷卻至室溫后制得多孔氧化銅納米線產(chǎn)品；保護(hù)氣體為氦氣或氖氣。

實(shí)施例2

一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，包括以下步驟：

s101：選取厚度為3mm的純銅基片，將純銅基片表面用去離子水超聲清洗8min，然后放置干燥箱在135℃條件下干燥4min；

s102：將pmma材料通過超微粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑為1.0mm的顆粒，將pmma顆粒平鋪在呈水平狀態(tài)的高壓模具內(nèi)底面；利用刮板將pmma顆粒平鋪均勻后，將干燥后的純銅基片平放在pmma顆粒上；

s103：通過高壓模具由上而下對(duì)純銅基片施壓300-400mpa，施壓時(shí)間為3h；高壓模具對(duì)純銅基片施壓具體為：初始?jí)簭?qiáng)在10min內(nèi)提升至300mpa，以壓強(qiáng)差20mpa、時(shí)間間隔15min將初始?jí)簭?qiáng)300mpa逐漸提升至終止壓強(qiáng)400mpa，然后以逆降方式將終止壓強(qiáng)400mpa降至初始?jí)簭?qiáng)300mpa；

s104：將高壓后的純銅基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma顆粒，浸泡后利用無水乙醇清洗25min，得到表面呈多孔狀銅基；

s105：將銅基的多孔面朝向放置在空氣氛圍下，通過保護(hù)氣體形成氣流柱以65ml/min的流速吹向多孔面中心，同時(shí)通過電加熱板直接在330℃條件下加熱銅基的多孔面3.5h，待冷卻至室溫后制得多孔氧化銅納米線產(chǎn)品；保護(hù)氣體為氦氣或氖氣。

實(shí)施例3

一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，包括以下步驟：

s101：選取厚度為4mm的純銅基片，將純銅基片表面用去離子水超聲清洗10min，然后放置干燥箱在150℃條件下干燥5min；

s102：將pmma材料通過超微粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑為1.5mm的顆粒，將pmma顆粒平鋪在呈水平狀態(tài)的高壓模具內(nèi)底面；利用刮板將pmma顆粒平鋪均勻后，將干燥后的純銅基片平放在pmma顆粒上；

s103：通過高壓模具由上而下對(duì)純銅基片施壓400mpa，施壓時(shí)間為3h；

s104：將高壓后的純銅基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma顆粒，浸泡后利用無水乙醇清洗30min，得到表面呈多孔狀銅基；

s105：將銅基的多孔面朝向放置在空氣氛圍下，通過保護(hù)氣體形成氣流柱以80ml/min的流速吹向多孔面中心，同時(shí)通過電加熱板直接在360℃條件下加熱銅基的多孔面4h，待冷卻至室溫后制得多孔氧化銅納米線產(chǎn)品；保護(hù)氣體為氦氣或氖氣。

實(shí)施例4

一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，包括以下步驟：

s101：選取厚度為2mm的純銅基片，將純銅基片表面用去離子水超聲清洗10min，然后放置干燥箱在120℃條件下干燥5min；

s102：將pmma材料通過超微粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑為0.5mm的顆粒，將pmma顆粒平鋪在呈水平狀態(tài)的高壓模具內(nèi)底面；利用刮板將pmma顆粒平鋪均勻后，將干燥后的純銅基片平放在pmma顆粒上；

s103：通過高壓模具由上而下對(duì)純銅基片施壓300-400mpa，施壓時(shí)間為3h；高壓模具對(duì)純銅基片施壓具體為：初始?jí)簭?qiáng)在10min內(nèi)提升至300mpa，以壓強(qiáng)差20mpa、時(shí)間間隔15min將初始?jí)簭?qiáng)300mpa逐漸提升至終止壓強(qiáng)400mpa，然后以逆降方式將終止壓強(qiáng)400mpa降至初始?jí)簭?qiáng)300mpa。

s104：將高壓后的純銅基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma顆粒，浸泡后利用無水乙醇清洗30min，得到表面呈多孔狀銅基；

s105：將銅基的多孔面朝向放置在空氣氛圍下，通過保護(hù)氣體形成氣流柱以50ml/min的流速吹向多孔面中心，同時(shí)通過電加熱板直接在360℃條件下加熱銅基的多孔面3h，待冷卻至室溫后制得多孔氧化銅納米線產(chǎn)品；保護(hù)氣體為氦氣或氖氣。

實(shí)施例5

一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，包括以下步驟：

s101：選取厚度為4mm的純銅基片，將純銅基片表面用去離子水超聲清洗5min，然后放置干燥箱在150℃條件下干燥3min；

s102：將pmma材料通過超微粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑為1.5mm的顆粒，將pmma顆粒平鋪在呈水平狀態(tài)的高壓模具內(nèi)底面；利用刮板將pmma顆粒平鋪均勻后，將干燥后的純銅基片平放在pmma顆粒上；

s103：通過高壓模具由上而下對(duì)純銅基片施壓300-400mpa，施壓時(shí)間為3h；高壓模具對(duì)純銅基片施壓具體為：初始?jí)簭?qiáng)在10min內(nèi)提升至300mpa，以壓強(qiáng)差20mpa、時(shí)間間隔15min將初始?jí)簭?qiáng)300mpa逐漸提升至終止壓強(qiáng)400mpa，然后以逆降方式將終止壓強(qiáng)400mpa降至初始?jí)簭?qiáng)300mpa。

s104：將高壓后的純銅基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma顆粒，浸泡后利用無水乙醇清洗20min，得到表面呈多孔狀銅基；

s105：將銅基的多孔面朝向放置在空氣氛圍下，通過保護(hù)氣體形成氣流柱以80ml/min的流速吹向多孔面中心，同時(shí)通過電加熱板直接在300℃條件下加熱銅基的多孔面4h，待冷卻至室溫后制得多孔氧化銅納米線產(chǎn)品；保護(hù)氣體為氦氣或氖氣。

對(duì)實(shí)施例2制備的多孔氧化銅納米線產(chǎn)品進(jìn)行掃描，如圖1所示，該產(chǎn)品包括純銅基片以及分布在純銅基片表面的多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)邊緣、純銅基片表面均形成有氧化銅納米線，多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成有氧化銅納米棒。其中，氧化銅納米線長9-11μm，氧化銅納米棒長4-7μm，多孔結(jié)構(gòu)的直徑為0.5-1.2mm。純銅基片的孔隙率為62-75％。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。

技術(shù)特征：

1.一種多孔氧化銅納米線材料，其特征是，包括純銅基片以及分布在純銅基片表面的多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)邊緣、純銅基片表面均形成有氧化銅納米線，多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成有氧化銅納米棒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔氧化銅納米線材料，其特征是，所述氧化銅納米線長9-11nm，氧化銅納米棒長4-7nm，多孔結(jié)構(gòu)的直徑為0.5-1.2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔氧化銅納米線材料，其特征是，所述純銅基片的孔隙率為62-75％。

4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

s101：選取厚度為2-4mm的純銅基片，將純銅基片表面用去離子水超聲清洗5-10min，然后放置干燥箱在120-150℃條件下干燥3-5min；

s102：將pmma材料通過超微粉碎機(jī)粉碎至平均粒徑為0.5-1.5mm的顆粒，將pmma顆粒平鋪在呈水平狀態(tài)的高壓模具內(nèi)底面；利用刮板將pmma顆粒平鋪均勻后，將干燥后的純銅基片平放在pmma顆粒上；

s103：通過高壓模具由上而下對(duì)純銅基片施壓300-400mpa，施壓時(shí)間為3h；

s104：將高壓后的純銅基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma顆粒，浸泡后利用無水乙醇清洗20-30min，得到表面呈多孔狀銅基；

s105：將銅基的多孔面朝向放置在空氣氛圍下，通過保護(hù)氣體形成氣流柱以50-80ml/min的流速吹向多孔面中心，同時(shí)通過電加熱板直接在300-360℃條件下加熱銅基的多孔面3-4h，待冷卻至室溫后制得多孔氧化銅納米線產(chǎn)品。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，其特征是，所述高壓模具對(duì)純銅基片施壓具體為：初始?jí)簭?qiáng)在10min內(nèi)提升至300mpa，以壓強(qiáng)差20mpa、時(shí)間間隔15min將初始?jí)簭?qiáng)300mpa逐漸提升至終止壓強(qiáng)400mpa，然后以逆降方式將終止壓強(qiáng)400mpa降至初始?jí)簭?qiáng)300mpa。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多孔氧化銅納米線材料的制備方法，其特征是，所述保護(hù)氣體為氦氣或氖氣。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種多孔氧化銅納米線材料及其制備方法，涉及氧化銅材料技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)方案要點(diǎn)是：包括純銅基片以及分布在純銅基片表面的多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)邊緣、純銅基片表面均形成有氧化銅納米線，多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成有氧化銅納米棒；氧化銅納米線長9?11nm，氧化銅納米棒長4?7nm，多孔結(jié)構(gòu)的直徑為0.5?1.2mm；純銅基片的孔隙率為62?75％。本發(fā)明通過形成具有兩種尺度效應(yīng)的納米線和納米棒結(jié)構(gòu)，尺度效應(yīng)適用范圍廣，應(yīng)用于氣體催化反應(yīng)時(shí)可同時(shí)作用于兩種氣體；獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)可提高氣體吸附能力，從而提高催化效率；氧化銅納米線材料中多孔結(jié)構(gòu)分布可控，穩(wěn)定性強(qiáng)；多孔氧化銅納米線材料制備條件簡單，易于實(shí)現(xiàn)，且制備過程無污染。

技術(shù)研發(fā)人員：舒群威

受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州理工學(xué)院

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.07

技術(shù)公布日：2021.03.19