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《吉林大学》 2010年
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氧化亚铜纳米结构制备及性能研究

隋永明  
【摘要】: 本论文采用液相法成功合成出不同形貌和结构的Cu2O多面体颗粒、Cu2O纳米骨架和纳米笼以及Cu2O空心纳米球。同时,对各种形貌和结构Cu2O颗粒的光催化性能、气敏特性及光学性质进行了系统深入的研究。 在80℃液相条件下,以柠檬酸铜络合物和葡萄糖为前驱物,合成具有良好单分散性的Cu2O微/纳米颗粒。调节PVP浓度和反应时间,能够调控合成出一系列不同形貌和结构Cu2O多面体颗粒。PVP选择吸附特性、奥斯特瓦尔德熟化和反应溶液的低过饱和度是形成变化形貌和结构Cu2O多面体颗粒的根本原因。 首次在室温条件下,通过原位选择氧化刻蚀Cu2O去角八面体得到外形完整、高几何对称的Cu2O纳米骨架和纳米笼。调控陈化时间,实现纳米骨架和纳米笼的壁厚和窗口尺寸可控。创造性地设计合理的实验过程,证实PVP选择吸附在Cu2O晶体的{111}面上。Cu2O纳米骨架和纳米笼的形成机理是PVP择优吸附在{111}面,起到保护{111}面的作用,仅{100}面由外向内被氧化刻蚀,从而得到完整的Cu2O空心结构。 系统研究了不同形貌的Cu2O实心颗粒、纳米骨架和纳米笼对罗丹明-B的光催化活性和对H2S的气敏特性,其中六分枝和八面体具有较好的光催化活性和气敏特性,纳米骨架和纳米笼具有更优异的光催化活性和气敏特性。其机理是{111}面为光催化和气敏活性面,空心结构提供更大比表面积和更丰富的活性点,内外表面对光催化都有重要贡献,而且光在空腔内部形成多次反射,提高了光利用率;同时,暴露的刻蚀面也具有较高的催化活性。 采用低温、无模板水热法合成出Cu2O空心纳米球。PVP不仅避免颗粒团聚,提高其单分散性,而且在奥斯特瓦尔德熟化形成空心球过程中起到稳定结晶相作用。TEA起到直接将无定形小颗粒团聚形成球状大颗粒的作用。与实心球相比,Cu2O空心球的光吸收强度显著提高并且出现蓝移,主要原因是由于球壳壁很薄而具有小尺寸效应。
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