不同形貌氧化銅奈米材料的合成及表徵

近年來，奈米技術作為一種新型的研究方法，在各種領域均被廣泛應用。氧化銅奈米材料是一種銅的黑色氧化物，氧化銅奈米材料具有表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應等性質［1-2］。與一般的氧化銅化合物相比，氧化銅奈米材料的奈米尺度具有特殊的光學性質、電學性質及催化性質等。不同形貌的氧化銅奈米材料，因其形狀、尺寸、比表面積等不同，具有不同的性質［3-4］。本文以硝酸銅及氫氧化鈉為原料，採用水熱合成的方法，合成了六方相奈米材料，並調節不同的反應溶液及反應時間，得到了形貌不同的奈米材料［5］。

1 實驗部分

1。1 實驗試劑及儀器

試劑：六次亞甲基四胺，硝酸銅，氫氧化鈉，乙二醇，乙醇，蒸餾水。

儀器：DGG型立式鼓風乾燥箱，TG16W型臺式高速離心機，SCZL型磁力攪拌器，SU8100型冷場掃描電鏡，SMART APEXIICCD型X射線衍射儀。

1。2 氧化銅奈米材料的合成

將10mL 1。00mol/L 的硝酸銅溶液加入到配置好的10 mL1。00mol/L的氫氧化鈉溶液中，取2g六次亞甲基四胺粉末，邊攪拌邊加入到上述混合溶液中，保持底物相同，配備相同的溶液三份；分別取15mL乙醇、乙二醇、蒸餾水溶液加入到上述三份溶液中，攪拌15min，得到均勻的混合溶液，將溶液轉移至聚四氟乙烯的高壓反應釜內，在120℃下反應12h，以10°C·h-1的降溫速率降溫至20℃，得到黑色粉末。從高壓反應釜內取出反應液，用蒸餾水離心分離三次，再用無水乙醇洗滌三次，放入50℃烘箱中烘乾。

1。3 分析與表徵

將烘乾的黑色粉末放於瑪瑙研缽中研磨成超細粉末，稱取0。01g放於洗淨的燒杯中，加入20mL無水乙醇，超聲震盪20min，使其充分溶解於無水乙醇中，取出靜至。用移液槍吸取少量上層清液，滴在制好的矽片上，放置24h，待矽片上的無水乙醇揮發完全。將制好的樣品放於日本HITACHI SU8100型掃描電鏡上進行表徵，電壓設定為15kV。樣品物相分析由SMART APEXIICCD型X射線衍射儀進行測試，掃描速度設定為5°/min，銅靶（40kV，40mA）。

2 結果與討論

2。1 SEM表徵

採用水熱合成的方法，在120℃溫度下反應後，得到黑色粉末狀產物。以得到產物的形貌為研究物件，透過掃描電鏡檢測，考查了在相同水熱條件下，改變不同反應介質，對產物形貌的影響。實驗結果表明，圖1（a）和圖1（b）是120℃下在水溶液中反應後得到的產物，從圖中可知， 產生的奈米氧化銅形貌類似金絲皇菊，花瓣呈針狀。圖1（c）和圖1（d）是120℃下在乙醇溶液中反應後得到的產物，從圖中可知，產生的奈米氧化銅形貌類似散落的花瓣，呈片狀。圖1（e）和圖1（f）是120 ℃下在乙二醇溶液中反應後得到的產物，從圖中可知， 產生的奈米氧化銅形貌類似蓮花，花瓣呈片狀。

不改變其他反應條件，僅改變反應的溫度，在90℃和150℃水熱條件下進行實驗，均未得到在120℃下所產生的的金絲皇菊、花瓣及蓮花狀奈米氧化銅材料。只得到了少量形狀不規則的顆粒物，並出現顆粒大量團聚現象。

2。2 XRD表徵

圖2（a）、圖2（b）、圖2（c）分別是在三種不同溶液中，透過水熱合成反應法得到的三種氧化銅奈米材料的XRD 譜圖。由圖表明，所有產物的衍射峰均與氧化銅標準卡（48-1548）的XRD衍射峰相一致。在光譜上沒有其他雜質峰，如氧化亞銅衍射峰或銅衍射峰，本實驗所得材料純度較高。

3 結束語

本文透過水熱合成的方法，合成了具有不同形貌的氧化銅奈米材料，並對得到的材料進行了表徵。探討了在不同反應介質及反應溫度下，不同產物的形貌表徵。在相同水熱條件下，改變不同反應介質，所得產物的形貌不同。在120℃下，水溶液中反應得到奈米氧化銅形貌類似金絲皇菊，呈現針狀花瓣形；乙醇溶液中反應得到奈米氧化銅形貌類似散落的花瓣，呈現片狀；乙二醇溶液中反應得到奈米氧化銅形貌類似蓮花，呈現片狀花瓣。僅改變反應溫度，分別在90℃下和150℃下進行實驗，得到的產物進行測試後，合成的材料均未得到在120℃條件下所產生的形貌，只得到了少量的形狀不規則的顆粒物，且大量團聚。綜上可知，合成條件對產生奈米材料的形貌及性質有關鍵性的作用，製備新型具有優秀效能的氧化銅奈米材料仍是奈米材料領域的研究熱點。