本发明涉及氧化铜材料技术领域，更具体地说，它涉及一种多孔氧化铜纳米线材料及其制备方法。
背景技术：
氧化铜纳米棒具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应等特性，与普通氧化铜相比，纳米尺度赋予了氧化铜纳米棒特殊的电学、光学、催化等性质。氧化铜纳米棒的电学性质使其对外界环境如温度、湿度、光等条件十分敏感，因此采用纳米氧化铜粒子包覆传感器，可以大大提高传感器的响应速度、灵敏性和选择性。纳米氧化铜也可作为固体火箭推进剂的燃速催化剂，不仅可以提高推进剂的燃速，还可以降低压强指数。在催化方面，纳米氧化铜可以很好地光催化降解有机染料。纳米氧化铜可作为p型半导体材料，也是一种很好的光敏材料，同时也被用于玻璃和陶瓷的着色剂、尾气净化材料、触点材料等。
然而，目前的氧化铜
纳米材料一般为单一的纳米线结构或纳米棒结构，其尺度效应单一，目前已有技术制备多孔形的氧化铜纳米材料，在一定程度上能够提高其性能，但其多孔孔径和分布情况难以控制，导致其稳定性较差。因此，如何研究设计一种多尺度效应、稳定性好的孔氧化铜纳米线材料及其制备方法是我们目前急需解决的问题。
技术实现要素：
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种多孔氧化铜纳米线材料及其制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了一种多孔氧化铜纳米线材料，包括纯铜基片以及分布在纯铜基片表面的多孔结构，多孔结构边缘、纯铜基片表面均形成有氧化铜纳米线，多孔结构内部形成有氧化铜纳米棒。
进一步的，所述氧化铜纳米线长9-11μm，氧化铜纳米棒长4-7μm，多孔结构的直径为0.5-1.2mm。
进一步的，所述纯铜基片的孔隙率为62-75％。
第二方面，提供了如第一方面中任意一项所述的一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，包括以下步骤：
s101：选取厚度为2-4mm的纯铜基片，将纯铜基片表面用去离子水超声清洗5-10min，然后放置干燥箱在120-150℃条件下干燥3-5min；
s102：将pmma材料通过超微粉碎机粉碎至平均粒径为0.5-1.5mm的颗粒，将pmma颗粒平铺在呈水平状态的高压模具内底面；利用刮板将pmma颗粒平铺均匀后，将干燥后的纯铜基片平放在pmma颗粒上；
s103：通过高压模具由上而下对纯铜基片施压300-400mpa，施压时间为3h；
s104：将高压后的纯铜基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma颗粒，浸泡后利用无水乙醇清洗20-30min，得到表面呈多孔状铜基；
s105：将铜基的多孔面朝向放置在空气氛围下，通过保护气体形成气流柱以50-80ml/min的流速吹向多孔面中心，同时通过电加热板直接在300-360℃条件下加热铜基的多孔面3-4h，待冷却至室温后制得多孔氧化铜纳米线产品。
进一步的，所述高压模具对纯铜基片施压具体为：初始压强在10min内提升至300mpa，以压强差20mpa、时间间隔15min将初始压强300mpa逐渐提升至终止压强400mpa，然后以逆降方式将终止压强400mpa降至初始压强300mpa。
进一步的，所述保护气体为氦气或氖气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过形成具有两种尺度效应的纳米线和纳米棒结构，尺度效应适用范围广，应用于气体催化反应时可同时作用于两种气体；
2、本发明在作为催化剂时独特的多孔结构可提高气体吸附能力，从而提高催化效率；
3、本发明提供的氧化铜纳米线材料中多孔结构分布可控，稳定性强；
4、本发明提供的多孔氧化铜纳米线材料制备条件简单，易于实现，且制备过程无污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中多孔氧化铜纳米线材料的扫描图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，包括以下步骤：
s101：选取厚度为2mm的纯铜基片，将纯铜基片表面用去离子水超声清洗5min，然后放置干燥箱在120℃条件下干燥3min；
s102：将pmma材料通过超微粉碎机粉碎至平均粒径为0.5mm的颗粒，将pmma颗粒平铺在呈水平状态的高压模具内底面；利用刮板将pmma颗粒平铺均匀后，将干燥后的纯铜基片平放在pmma颗粒上；
s103：通过高压模具由上而下对纯铜基片施压300mpa，施压时间为3h；
s104：将高压后的纯铜基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma颗粒，浸泡后利用无水乙醇清洗20min，得到表面呈多孔状铜基；
s105：将铜基的多孔面朝向放置在空气氛围下，通过保护气体形成气流柱以50ml/min的流速吹向多孔面中心，同时通过电加热板直接在300℃条件下加热铜基的多孔面3h，待冷却至室温后制得多孔氧化铜纳米线产品；保护气体为氦气或氖气。
实施例2
一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，包括以下步骤：
s101：选取厚度为3mm的纯铜基片，将纯铜基片表面用去离子水超声清洗8min，然后放置干燥箱在135℃条件下干燥4min；
s102：将pmma材料通过超微粉碎机粉碎至平均粒径为1.0mm的颗粒，将pmma颗粒平铺在呈水平状态的高压模具内底面；利用刮板将pmma颗粒平铺均匀后，将干燥后的纯铜基片平放在pmma颗粒上；
s103：通过高压模具由上而下对纯铜基片施压300-400mpa，施压时间为3h；高压模具对纯铜基片施压具体为：初始压强在10min内提升至300mpa，以压强差20mpa、时间间隔15min将初始压强300mpa逐渐提升至终止压强400mpa，然后以逆降方式将终止压强400mpa降至初始压强300mpa；
s104：将高压后的纯铜基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma颗粒，浸泡后利用无水乙醇清洗25min，得到表面呈多孔状铜基；
s105：将铜基的多孔面朝向放置在空气氛围下，通过保护气体形成气流柱以65ml/min的流速吹向多孔面中心，同时通过电加热板直接在330℃条件下加热铜基的多孔面3.5h，待冷却至室温后制得多孔氧化铜纳米线产品；保护气体为氦气或氖气。
实施例3
一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，包括以下步骤：
s101：选取厚度为4mm的纯铜基片，将纯铜基片表面用去离子水超声清洗10min，然后放置干燥箱在150℃条件下干燥5min；
s102：将pmma材料通过超微粉碎机粉碎至平均粒径为1.5mm的颗粒，将pmma颗粒平铺在呈水平状态的高压模具内底面；利用刮板将pmma颗粒平铺均匀后，将干燥后的纯铜基片平放在pmma颗粒上；
s103：通过高压模具由上而下对纯铜基片施压400mpa，施压时间为3h；
s104：将高压后的纯铜基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma颗粒，浸泡后利用无水乙醇清洗30min，得到表面呈多孔状铜基；
s105：将铜基的多孔面朝向放置在空气氛围下，通过保护气体形成气流柱以80ml/min的流速吹向多孔面中心，同时通过电加热板直接在360℃条件下加热铜基的多孔面4h，待冷却至室温后制得多孔氧化铜纳米线产品；保护气体为氦气或氖气。
实施例4
一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，包括以下步骤：
s101：选取厚度为2mm的纯铜基片，将纯铜基片表面用去离子水超声清洗10min，然后放置干燥箱在120℃条件下干燥5min；
s102：将pmma材料通过超微粉碎机粉碎至平均粒径为0.5mm的颗粒，将pmma颗粒平铺在呈水平状态的高压模具内底面；利用刮板将pmma颗粒平铺均匀后，将干燥后的纯铜基片平放在pmma颗粒上；
s103：通过高压模具由上而下对纯铜基片施压300-400mpa，施压时间为3h；高压模具对纯铜基片施压具体为：初始压强在10min内提升至300mpa，以压强差20mpa、时间间隔15min将初始压强300mpa逐渐提升至终止压强400mpa，然后以逆降方式将终止压强400mpa降至初始压强300mpa。
s104：将高压后的纯铜基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma颗粒，浸泡后利用无水乙醇清洗30min，得到表面呈多孔状铜基；
s105：将铜基的多孔面朝向放置在空气氛围下，通过保护气体形成气流柱以50ml/min的流速吹向多孔面中心，同时通过电加热板直接在360℃条件下加热铜基的多孔面3h，待冷却至室温后制得多孔氧化铜纳米线产品；保护气体为氦气或氖气。
实施例5
一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，包括以下步骤：
s101：选取厚度为4mm的纯铜基片，将纯铜基片表面用去离子水超声清洗5min，然后放置干燥箱在150℃条件下干燥3min；
s102：将pmma材料通过超微粉碎机粉碎至平均粒径为1.5mm的颗粒，将pmma颗粒平铺在呈水平状态的高压模具内底面；利用刮板将pmma颗粒平铺均匀后，将干燥后的纯铜基片平放在pmma颗粒上；
s103：通过高压模具由上而下对纯铜基片施压300-400mpa，施压时间为3h；高压模具对纯铜基片施压具体为：初始压强在10min内提升至300mpa，以压强差20mpa、时间间隔15min将初始压强300mpa逐渐提升至终止压强400mpa，然后以逆降方式将终止压强400mpa降至初始压强300mpa。
s104：将高压后的纯铜基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma颗粒，浸泡后利用无水乙醇清洗20min，得到表面呈多孔状铜基；
s105：将铜基的多孔面朝向放置在空气氛围下，通过保护气体形成气流柱以80ml/min的流速吹向多孔面中心，同时通过电加热板直接在300℃条件下加热铜基的多孔面4h，待冷却至室温后制得多孔氧化铜纳米线产品；保护气体为氦气或氖气。
对实施例2制备的多孔氧化铜纳米线产品进行扫描，如图1所示，该产品包括纯铜基片以及分布在纯铜基片表面的多孔结构，多孔结构边缘、纯铜基片表面均形成有氧化铜纳米线，多孔结构内部形成有氧化铜纳米棒。其中，氧化铜纳米线长9-11μm，氧化铜纳米棒长4-7μm，多孔结构的直径为0.5-1.2mm。纯铜基片的孔隙率为62-75％。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
技术特征：
1.一种多孔氧化铜纳米线材料，其特征是，包括纯铜基片以及分布在纯铜基片表面的多孔结构，多孔结构边缘、纯铜基片表面均形成有氧化铜纳米线，多孔结构内部形成有氧化铜纳米棒。
2.根据权利要求1所述的一种多孔氧化铜纳米线材料，其特征是，所述氧化铜纳米线长9-11nm，氧化铜纳米棒长4-7nm，多孔结构的直径为0.5-1.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种多孔氧化铜纳米线材料，其特征是，所述纯铜基片的孔隙率为62-75％。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
s101：选取厚度为2-4mm的纯铜基片，将纯铜基片表面用去离子水超声清洗5-10min，然后放置干燥箱在120-150℃条件下干燥3-5min；
s102：将pmma材料通过超微粉碎机粉碎至平均粒径为0.5-1.5mm的颗粒，将pmma颗粒平铺在呈水平状态的高压模具内底面；利用刮板将pmma颗粒平铺均匀后，将干燥后的纯铜基片平放在pmma颗粒上；
s103：通过高压模具由上而下对纯铜基片施压300-400mpa，施压时间为3h；
s104：将高压后的纯铜基片表面清理后放入丙酮中浸泡溶解pmma颗粒，浸泡后利用无水乙醇清洗20-30min，得到表面呈多孔状铜基；
s105：将铜基的多孔面朝向放置在空气氛围下，通过保护气体形成气流柱以50-80ml/min的流速吹向多孔面中心，同时通过电加热板直接在300-360℃条件下加热铜基的多孔面3-4h，待冷却至室温后制得多孔氧化铜纳米线产品。
5.根据权利要求4所述的一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，其特征是，所述高压模具对纯铜基片施压具体为：初始压强在10min内提升至300mpa，以压强差20mpa、时间间隔15min将初始压强300mpa逐渐提升至终止压强400mpa，然后以逆降方式将终止压强400mpa降至初始压强300mpa。
6.根据权利要求4所述的一种多孔氧化铜纳米线材料的制备方法，其特征是，所述保护气体为氦气或氖气。
技术总结
本发明公开了一种多孔氧化铜纳米线材料及其制备方法，涉及氧化铜材料技术领域，其技术方案要点是：包括纯铜基片以及分布在纯铜基片表面的多孔结构，多孔结构边缘、纯铜基片表面均形成有氧化铜纳米线，多孔结构内部形成有氧化铜纳米棒；氧化铜纳米线长9?11nm，氧化铜纳米棒长4?7nm，多孔结构的直径为0.5?1.2mm；纯铜基片的孔隙率为62?75％。本发明通过形成具有两种尺度效应的纳米线和纳米棒结构，尺度效应适用范围广，应用于气体催化反应时可同时作用于两种气体；独特的多孔结构可提高气体吸附能力，从而提高催化效率；氧化铜纳米线材料中多孔结构分布可控，稳定性强；多孔氧化铜纳米线材料制备条件简单，易于实现，且制备过程无污染。
技术研发人员：舒群威
受保护的技术使用者：贵州理工学院
技术研发日：2020.12.07
技术公布日：2021.03.19
声明：
“多孔氧化铜纳米线材料及其制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：贵州理工学院
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2024年05月17日 ~ 19日 
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