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《华中师范大学》 2011年
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纳米结构Cu_2O阵列薄膜的铜阳极氧化法制备及其光电化学性能研究

闫丽丽  
【摘要】:Cu2O是一种金属缺位的直接禁带宽度的半导体材料,其禁带宽度大概为2.OeV左右,能够被可见光激发,因而能够有效利用太阳光,该材料在太阳能转换,传感器,光催化技术及电极材料等很多方面都有潜在的应用价值,因此成为一种备受关注的半导体纳米材料。 本文以NaCl为阳极液,以NaOH为阴极液。采用铜阳极氧化法,直接在Cu基底上生长纳米结构Cu2O阵列薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射(XRD),X-射线光电子能谱(XPS)等方法对所制备样品的结构形貌行进分析;通过紫外可见漫反射(UV-vis diffuser reflectance),开路电压(open ciruit)等测试方法对样品的光电化学性能进行表征。探索了Cu2O形貌的影响因素,并研究了Cu2O纳米结构薄膜材料的光催化杀菌性能。 实验结果表明,通过该方法制备出的Cu2O呈p型特性,其禁带宽度为1.92 eV;反应时的面电流密度及表面活性剂对Cu2O形貌都有较大影响,通过对这两个试验参数的调控可以得到不同形貌的Cu2O:当采用CTAB作为表明活性剂时,随着面电流密度的增大,氧化亚铜的形貌从网状,片状到棒状进行转化。其中,由于棒状Cu2O的特殊形貌,使其具有最好的光催化杀菌性能;当面电流密度固定为10A/m2,阳极液中无任何表面活性剂时可以得到针尖状的Cu2O纳米阵列,当阳极液中的表面活性剂依次为CTAB、PVP、PEG时,分别可以得到纳米带状,枝桠状及纳米线状的Cu2O,通过对以上四种形貌Cu2O的开路电压分析,纳米线状的Cu2O具有最好的光电转换性能。 此外,我们还研究了通过该种方法制备的p型Cu2O薄膜电极在电催化,光催化及光电共催化体系中对CO2的催化还原性能,并与通过简单沸煮法制备的n型Cu2O薄膜电极在以上三种体系中对CO:的催化还原性能进行对比,结果表明两种Cu2O薄膜电极在以上三种体系中对CO:都有一定的催化活性,其中在光电共催化体系中对CO2的催化活性最好。同时我们对各个体系的催化还原机理进行了研究,并对Cu2O薄膜电极在整个催化还原过程中的稳定性进行了分析。
【学位授予单位】:华中师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.1

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