技术领域
[0001] 本
发明涉及利用明胶模板可控制备Cu2O纳米纤维技术领域，具体是涉及一种Cu2O纳米纤维的可控制备方法。
背景技术
[0002]
氧化亚
铜(Cu2O)是一种p型的窄禁带宽度(禁带宽度为2.2eV)的
半导体材料。由于其可吸收位于可见光区的
能量，具有良好的吸收率，而被广泛的应用于光催化、
太阳能电池、气敏元件等领域。
[0003] Cu2O
纳米材料形态各异，诸如立方体、八面体、十二面体和十四面体等Cu2O多面体、Cu2O
纳米线和
纳米管等都有许多报道和研究。研究指出，一维Cu2O纳米材料由于其特殊的几何形状、大的长径比及纳米材料所具有的量子尺寸效应、表面效应，己引起人们的广泛关注。当前，人们在制备一维尺度的Cu2O纳米材料方面主要还是采用氧化
铝模板法，该方法虽具有通用性，但制备过程复杂且获得的产物纯度不高。
[0004] 明胶(Gelatin)是一种动物胶精制品，其
水解产物也是一种长链的高分子
蛋白质(Protein,Pr)，已被证明可作为模板有效控制合成Fe3O4多孔纤维。本发明利用明胶来制备高
质量Cu2O纳米纤维。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题为提供一种工艺简单、成本低、适合工业化应用的Cu2O纳米纤维的可控制备方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种Cu2O纳米纤维的可控制备方法，可溶性铜盐、
酒石酸或酒石酸盐和明胶通过水热反应获得Cu2O
纳米粉体，通过调控作为模板的明胶的添加量以及反应体系的pH值，以控制产物的形态，并获得高质量的Cu2O纳米纤维。
[0007] 作为本发明的Cu2O纳米纤维的可控制备方法的优选技术方案，可控制备方法步骤如下：
[0008] 1)、将可溶性铜盐和酒石酸或酒石酸盐溶液加入至一定体积的去离子水中配成溶液；
[0009] 2)、将明胶加入到上述溶液中，稍许加热使其完全溶液，得到一种
胶体溶液；
[0010] 3)、上述溶液用NaOH溶液调节其pH值后转入反应釜中，进行水热反应，反应结束取出反应物，经洗涤便可获得目标产物。
[0011] 作为本发明的Cu2O纳米纤维的可控制备方法的进一步优选：
[0012] 步骤1)中铜盐选自CuSO4.5H2O或Cu(NO3)2，酒石酸盐选自酒石酸
钾钠；步骤1)中铜离子和酒石酸根之间的摩尔比为1：1～3，溶液中铜盐的摩尔浓度为0.02～0.06mol/L。
[0013] 步骤2)中作为模板的明胶的添加量为2～40g/L，依步骤1)中配成的溶液体积计。
[0014] 步骤3)中用NaOH溶液调节其pH值为5～12；步骤3)中水热反应的
温度为130～150℃，反应时间为6～24h。
[0015] 本发明以铜盐为铜原料，酒石酸或酒石酸盐为还原剂，以A型明胶水解得到的线性蛋白质分子(Protein,Pr)为模板，通过水热法来制备高质量Cu2O纳米纤维。和已经报道的一维Cu2O纳米材料合成方法相比较，该法具有原理简单、环境友好和产量高等优点。
[0016] 相对于
现有技术，本发明的有益效果还表现如下：
[0017] 1)、本发明以明胶为模板，通过低温水热法成功获得了高质量的Cu2O纳米纤维，为一维Cu2O纳米材料的制备提供了一种新的途径。
[0018] 2)、反应过程中通过添加适量的明胶模板，调控反应体系的pH大小，获得的产物形态新颖，具有质量高和产量大等优点，且可获得高质量的Cu2O纳米纤维。
[0019] 3)、本发明的Cu2O纳米纤维制备工艺流程简单、无需贵重设备、成本低，可以宏量制备高品质Cu2O纳米纤维。
附图说明
[0020] 图1为
实施例1中得到产物的形态和化学组成；
[0021] 图2为实施例1中得到产物的物相和微观结构分析；
[0022] 图3为实施例1中得到产物的可见光吸收
光谱；
[0023] 图4为不同明胶添加量下得到产物的形态；
[0024] 图5为不同反应时间下得到产物的形态；
[0025] 图6为不同pH下得到产物的形态。
具体实施方式
[0026] 以下结合实施例和附图对本发明的一种Cu2O纳米纤维的可控制备方法作出进一步的详述。本发明方法所得沉淀物的相结构、形貌、化学组成采用
X射线粉末衍射(XRD，D3500)和场发射扫描
电子显微镜(FE-SEM，SU8010)来表征和分析。
[0027] 实施例1：高质量CuO2纳米纤维的制备与表征。
[0028] 1)、将1mmol的Cu(NO3)2和1mmol的酒石酸钾钠溶解于50mL去离子水中，加入明胶1g加热溶解后，用NaOH溶液将其pH调节到7～8左右。
[0029] 2)、将上述溶液装入反应釜中，在140℃烘箱中反应16h后冷却，取出反应物并经洗涤、烘干处理。
[0030] 图1为在该实施例下得到的产物的形态和化学组成。可以看出，产物的形状为纤维状，长度约为十几微米，纤维直径约为60nm，单根纤维主要由Cu、O和少量的C组成。图2为该产物的结构和光学性能分析结果。结合图1和图2结果可以得出，实施例1获得的为高质量的CuO2纳米纤维，CuO2纳米纤维结晶度很高。同时，具有优异的可见光吸收性能(见图3)，通过估算可以得出CuO2纳米纤维的禁带宽度约为2.0eV，略小于Cu2O
块体带隙2.2eV。
[0031] 实施例2：明胶模板使用量对产物形态的影响。
[0032] 1)、将1mmol的Cu(NO3)2和1mmol的酒石酸钾钠溶解于50mL去离子水中，明胶的添加量分别为0g、0.5g、1.5g和2g，用NaOH溶液将其pH调节到7～8左右；
[0033] 2)、将上述各溶液装入反应釜中，在140℃烘箱中反应16h后冷却，取出反应物并经洗涤、烘干处理。
[0034] 图4为不同明胶添加量下得到的产物的形态(a、b、c、d依次表示明胶的添加量分别为0g、0.5g、1.5g和2g)。可以得出，不添加明胶时，得到的产物为八面体CuO2颗粒，随着明胶使用量的增加，纤维状的CuO2产物开始增多。然而，明胶量增加到一定时(超过1.5g，见图4d)，纤维发生团聚。
[0035] 实施例3：反应时间对产物形态的影响。
[0036] 1)、将1mmol的Cu(NO3)2和1mmol的酒石酸钾钠溶解于50mL去离子水中，明胶的添加量为1g，用NaOH溶液将其pH调节到7～8左右；
[0037] 2)、将上述各溶液装入反应釜中，在140℃烘箱中，反应时间分别为6h、12h和24h，冷却后取出反应物并经洗涤、烘干处理。
[0038] 图5为不同反应时间下得到的产物的形态(a、b、c依次表示反应时间分别为6h、12h和24h)。可以看出，反应时间对产物的形态影响不大，反应时间过长时，将使得纤维直径增加。
[0039] 实施例4：反应体系pH大小对产物形态的影响规律。
[0040] 1)、将3mmol的CuSO4.5H2O和9mmol的酒石酸钾钠溶解于50mL去离子水中，明胶的添加量为1g，用NaOH溶液将其pH调节为6、9和12；
[0041] 2)、将上述各溶液装入反应釜中，在150℃烘箱中，反应时间分别为20h，冷却后取出反应物并经洗涤、烘干处理。
[0042] 图6为不同pH下得到的产物的形态(a、b、c依次表示pH调节至6、9和12)。可以看出，反应溶液pH大小对产物的形态的影响较大，pH小于7或高于9时，纤维状产物都较少。
[0043] 综合上述各实施例及其相应结果可以得出结论：高质量的纤维状Cu2O制备的主要影响因素是：明胶模板的用量、反应温度、溶液的pH大小以及反应时间等，当调控到合适的参数后，才能成功获得高质量的Cu2O纳米纤维。因此，和已有的制备Cu2O方法相比，本发明方法又具有明显的可控特征。
[0044] 以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属
本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的
修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本
权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
