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新型含铜微纳米材料的制备及性能研究

王朵  
【摘要】:微纳米材料因具有独特的物理化学性能,光学性能,化学性能,小尺寸效应,量子尺寸效应,表面效应,宏观量子隧道效应等特性,受到人们的广泛关注。而微纳米含铜化合物更因其多样的形貌和结构(如四面体、八面体、多级空心等)而具有气敏性能、催化性能、光学性能、光伏性能等。 本课题以不同比例的水醇作混合溶剂,采用简单绿色的液相法成功合成了稳定的Cu2SO3·CuSO3·2H2O,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等表征手段对不同水醇比的溶剂体系对样品形貌、结构、尺寸、稳定性的影响进行分析,结果发现通过改变溶剂中水/醇比实现样品的形貌及颗粒尺寸可控合成。通过降解甲基橙溶液研究了样品性能,结果发现甲基橙溶液降解体系在太阳光下静置0.5h可完全脱色,为废水处理工业提供了广阔的应用前景。 采用混合溶剂热法制备Cu2SO3·CuSO3·2H2O微纳米晶体,并考察了反应时间、反应溶剂的水/醇比、反应温度、表面活性剂等因素对制备晶体形貌和尺寸的影响,结果发现Cu2SO3·CuSO3·2H2O微纳米晶体随着反应时间的增加,其结晶度和形貌颗粒尺寸发生了可控变化,但降解甲基橙的性能并未随之改变;水热温度升高,样品的结晶水有所损失,当水热温度达到100℃以上时,水热反应将部分Cu(Ⅱ)还原为Cu。利用循环伏安(CV)、充放电性能检测分析样品的电化学性能,研究结果表明,Cu2SO3·CuSO3·2H2O作为锂离子电池负极材料的可逆反应能力差,充放电容量小,改性后或许可在电化学领域有所应用。 采用液相法和电化学法制备了不同形貌的Cu2O/TiO2纳米异质结,并用XRD、SEM、漫反射紫外(DRUV)、透射电镜(TEM)、光电性能(V-I)等检测手段对样品的结构形貌及性能进行分析表征。研究结果表明,溶液体系在搅拌条件下添加表面活性剂SDS0.007g,可制备出分散的Cu/Cu2O/TiO2纳米异质结颗粒,DRUV分析显示Cu/Cu2O/TiO2纳米异质结在紫外可见光区有良好的吸收,即光催化性能较好;采用以0.3wt.%NH4F和2wt.%H2O为电解液,电压为25V的二步阳极氧化法可制备出孔径为80-110nm、分散均匀的Ti02纳米管,TEM分析显示Cu2O均匀完整的包覆在TiO2纳米管外径,DRUV及V-I分析表明Cu2O/TiO2纳米管异质结在可见光区的光电性能有了大幅度提高。


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