1、 通过正负离子混合物表面活性剂进行温和的高温水热合成法，且铜基底提供铜原料和基质，氧化亚铜的纳米或显微结构的不同形态已经成功的在铜基底上显现。正负离子混合物表面活性剂以及反应温度在氧化亚铜的纳米或显微结构的不同形态的形成上起着重要作用。X 射线的衍射，扫描式电子显微镜，横向电子场，以及室内温度的荧光光谱决定生成物质的特性，荧光光谱保证氧化亚铜结构的光学特性更好的显示出来。一个合理的形成结构机制就这样在实验结果的基础上被提出了。1 引言在过去几年里，具有明确的形态和大小的过渡金属氧化物半导体的纳米或显微结构已经被大范围研究了，就是因为他们独一无二的尺寸形状特性和在加工电子和光电子设备中的普遍应用
2、。在各种过渡金属氧化物及其衍生物中，氧化亚铜作为具有 2.17eV 的直接间隙的 P 型半导体，已经引起界内非凡的研究兴趣，这是因为氧化亚铜本身在太阳能的转换，催化，传感，磁场存储以及作为锂电池中的电极材料等方面的应用具有很大的潜力。尤其是一维氧化亚铜的纳米结构在纳米级电子设备的组件中的应用是最具有前途的。举例来说，单晶体氧化亚铜纳米线的电子流特性在晶体管的应用效果令人很满意。就这样，在控制其结构样式，空间模式以及研究他们的一致性上，学者们已经付诸了很大的努力。但是，到目前为止，我们在氧化亚铜纳米或显微结构的研究上的方法和程度还是很有限的。氧化亚铜具有各向同性的简单的方形晶体结构，因此，取得各
3、向异性的发展形势而形成一维单晶体纳米结构就是一个很大的挑战。还有，从基础研究和先进装置的出现的立场来说，合理控制氧化亚铜纳米或显微结构有效而容易的合成方法论的发展受到很大的重视。到目前为止，各种各样的方法，包括电化学沉积，催化还原，溶剂热法，种子媒介合成法，以及微乳剂都被用于制备具有各种形态的氧化亚铜纳米结构，像立方体，八面体，角锥体和中空球体等。近年来，这些方法中的一些被广泛应用于在固体基底上直接制备金属氧化物半导体，就是通过金属基质用以提供原料和基底，在室内温度和水热条件下在金属基质的表面自然形成氧化物而实现的。ZnO,CuO,Co3O4,NiO 纳米结构的扩展就是用这种方法直接在与他们相
4、符的金属基底上实现的。另一方面，各种表面活性剂的混合物包括烷基胺，烷基酸，烷基亚磷酸都经常用作封端剂在高温合成阶段来切割晶体形状的方法也广为流传。特别是正负离子混合物表面活性剂被一些学者广泛用于控制纳米结构的形态变化和层次结构。在我们以前的研究中，我们已经演示了在锌基质经由一步式水热合成法来实现 ZnO 纳米结构不同形态的直接合成。在以上提到的因素的基础上，这里我们对在铜基底上，在正负离子表面活性剂的辅助下用一步式水热法原位制备 Cu2O 纳米或显示其显微结构的不同形态做了一个报告。根据我们所学知识，关于制备的氧化亚铜直线聚合形成一束报告是很少见的。荧光光谱的结果也确认了氧化亚铜结构所展示出的
5、良好的光学特性。2 实验部分所有用于质量分析的化学药品在使用时无需进一步净化提纯。铜箔片（1.51.50.5mm,99.9%）在使用之前要用 1M NaOH,1M HC 和纯水清洗，在用氮蒸汽烘干。在典型的步骤中，开始要准备0.2333gCTAB 和 0.0356gSDSA 或者 SDSA 的混合物溶解在 32ml 水中形成的溶液，然后加入 6.4gNaOH 和 1.0954g(NH4)2S2O8 搅拌并加入与其质量比为 5.7/1.1 的混合表面活性剂。之后，把溶液转移到聚四氟乙烯（特氟纶）作衬里的不锈钢高压锅内，再把先前处理过的铜箔浸没在溶液内。高压锅密封保存在 160或 170下 24
6、小时。冷却至室温后，把剩下的铜箔拿出用乙醇和纯水彻底漂净，然后在氮气中烘干。在 160和 170下的 CTAB/SDS 溶液中取样，贴上标签分别为样本和样本，在 160下的 CTAB/SDSA 溶液中取样并标为样本。用 X 射线衍射，扫面试电子显微镜，横向电磁场,选择区域电子衍射和荧光光谱来确定这些样本的特点。3 结果和讨论已制备的样本的合成以及结构组合的阶段都在 XRD 的监测下。如图一所示，所有达到峰值时刻可以简单标注为氧化亚铜立方体阶段(JCPDS card no.78-20760)，另外，这些顶点用星号标注归属于铜箔基底(JCPDS 45-0937). 其他杂质没有特性的峰值时刻可以被
7、检测出来，这就表明这些产品是高度纯净的。这些产品的形态和显微结构可用 SEM 进一步调查研究，所得图2 为样本的不同放大率图像，它是由铜箔和（NH4）2S2O8 在混有 CTAB/SD 表面活性剂的碱性溶液下直接氧化得到的。如图 2 所示，大量的丝线在铜箔基质上形成，更有趣的是这些丝线趋于聚合成一束，如图 2（b） 。仔细观察会发现这些丝线的平均直径为130nm 而长度达到 3.5-3m。同时可以清楚看到这些丝线相当的整齐且统一（图 2 中的插图 b） 。图 2（c）中是 丝线结构的放大了的图像，它表明它的表面非常光滑，且每一根丝线顶端的末尾都很锋利。图2（d）中图像显示的是经 TEM 进一步
8、确认的整齐的直丝线的顶端部分。图 2（e ）和（f）分别显示的是相应的 SAED 模式下丝线的顶端的根部，这就确认了它的单晶体结构，同时也表明纳米晶体率先的向【110】方向生长。混合表面活性剂反应系统的效果和纳米氧化亚铜及显微结构的形成的反应温度也同时在研究。观察样本图像（图 3（a） ）可得，制备的氧化亚铜的梭子一样的纳米结构长度 470nm，中间部分的直径大约 90nm，他们彼此之间相互连接形成网状。图 3（b）是样本的 SEM 图像，其表明产物呈现出边缘平均长度为 3um 的不规则八面体。此外，也有一些小些的仍在扩展的氧化亚铜存在。样本是在水热条件下在 170保存 24 小时制备的，但是
9、当炉灶的温度达到 170时，高压锅才放进去的。然而，样本中 180是经历一个渐进的过程。我们推测，迅速的加热导致一个迅速氧化的过程，大量的氧化亚铜原子核很快形成，这就不是朝一维结构发展了，因此最终的产物呈现出被认为具有热力学形状的八面体结构。然而，当氧化的过程比较慢时，成核和扩展就会被很快控制，金属线最最终产生了。先前的报告中也讨论了一个相似的过程。反应系统中正负离子混合表面活性剂的存在在氧化亚铜纳米或显微结构的不同形态的形成中起着非常重要的作用。我们知道一定浓度的表面活性剂可以形成胶团，因此也被用作“软模板”来有效地控制物质各向异性扩展。在这个实验中，由于铜箔表面的氧化，SDS溶液中的 Na
10、+吸附在铜箔表面上与 Cu+进行离子交换。也可能是圆柱体的胶团最初形成，而一旦形成，它就可以继续增加其长度；其中一个可能的结果就是形成丝线或者一个类似单维的结构，然后丝线随着铜箔的溶解变得更长。另一方面，强碱性条件下的水热法生长能较大程度的促进基质上铜的溶解和氧化亚铜的沉积以加速其纳米或显微结构的扩展。另外，反应温度会影响混合表面活性剂的聚集情况，因此引起各个增长方向的变化，这也能通过动力学合成来施以精细的控制。此外，晶体习性也可能对最终产物的形态有些影响。图 4 显示的是用波长为 280nm 的 He-Cd 激发激光来测量的上述三中氧化亚铜纳米或显微结构的室内温度的荧光（PL）光谱。观察所有
11、样本得到的最强峰值大约都是 560nm,与量子限制效应产生的大量的氧化亚铜（570nm）相比这些峰值呈现出一个突然地转变。PL 结果确定了氧化亚铜纳米或显微结构呈现出很好的光学特性。4.总结总的来说，在混合正负离子表面活性剂的水溶液中控制表面氧化可以在铜基质上直接生成氧化亚铜纳米或显微结构的不同形态。混合正负离子表面活性剂的反应系统和反应温度在氧化亚铜的纳米或显微结构的不同形态的形成上发挥很大作用。氧化亚铜的纳米或显微结构在基础研究时很有趣，而在纳米技术方面又有很重要的应用。PS：文中蓝色部分为我觉得用词不当的，应该是显微镜下的那什么东西，应该有个名词吧，出乎意料了、不知道了，想不起来了，找不到好词了，你想想用个好词！
