Cu2O纳米阵列的铜阳极氧化法制备及其光催化杀菌性能研究

本文通过阳极氧化法直接在铜片上生长出纳米氧化亚铜阵列,所得到的样品通过扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射(UV-Vis diffuser reflectance),X-射线光电子能谱(XPS)等方法进行了表征,并研究了不同形貌氧化亚铜的杀菌效果。实验结果表明：反应过程中在阳极液中加入一定量的CTAB,有助于氧化亚铜的定向生长。通过控制反应条件(如电流密度,温度,和反应时间),可以得到不同形貌的氧化亚铜。随着电流密度的增大,氧化亚铜的形貌从网状,片状到棒状进行转化。所得到氧化亚铜的禁带宽度为1.95 eV。用所得样品进行杀菌实验,1 h内棒状氧化亚铜的杀菌率达到90.85%,而其它形貌的氧化亚铜杀菌率只有50%左右,与空铜片的杀菌率30%相比,所制得氧化亚铜具有较好的杀菌效果。     

不同表面形貌Cu2O空心球的制备及光催化性能

采用一步溶剂热法,以Cu(NO_3)_2·3H_2O为铜源,乙二醇(EG)为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,高温条件下制备形貌可控的Cu_2O空心球纳米材料。研究Cu(NO_3)_2·3H_2O与PVP的质量比值(w_(Cu(NO_3)_2·3H_2O)/w_(PVP))对Cu2O结构、形貌、比表面积以及光吸收特性的影响,并结合光催化机理讨论其对Cu_2O光催化性能的影响。此外,通过改变反应时间来研究Cu_2O的生长过程。结果表明,w_(Cu(NO_3)_2·3H_2O)/w_(PVP)=45时,得到的形貌为空心球表面覆盖纳米刺的Cu_2O纳米材料光催化性能最佳,在可见光辐照10 min的条件下,对甲基橙的降解率达94.3%。     

TiO2/Cu2O/Pt复合空心微球的制备及其光催化性能

以锐钛矿相TiO₂溶胶为基底,采用沉淀法和液相沉积法制备了TiO₂/Cu₂O/Pt复合空心微球,通过改变n_Ti⁴⁺∶ n_Cu²⁺和H₂PtCl₆·6 H₂O溶液的加入量对TiO₂的形貌和结构进行调控,采用不同的方法对不同样品的物相及结构、微观形貌和光学性能进行了对比分析。分析结果表明,复合材料中Pt与Cu₂O的引入产生协同效应,不仅在一定程度上阻止了电子-空穴的复合,还降低了禁带宽度,在可见光区域光吸收明显增强。与TiO₂、Cu₂O和TiO₂/Cu₂O光催化剂相比较,TiO₂/Cu₂O/Pt降解有机污染物的能力显著增强,首次光照120 min可降解93%的甲基橙(MO)溶液,4次循环后降解率为71%,具有良好的光催化稳定性能。     

Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米微球的制备及表征

为研究PVP含量对CZTS颗粒形貌以及分散性的影响,本文采用溶剂热法,以CuCl₂·2H₂O、Zn(Ac)₂·2H₂O、SnCl₄·5H₂O作金属源,硫脲作硫源,乙二醇为溶剂,在体系中加入不同含量的PVP,成功制备了CZTS微球。通过XRD、Raman、SEM、TEM、UV-Vis等方法检测分析CZTS纳米微球的物相、结构、形貌以及光学性能。结果表明:所得CZTS纳米颗粒具有锌黄锡矿结构;当体系中PVP含量为0.2g时,颗粒分散性较好,制备的颗粒形貌为表面嵌有纳米薄片的微球,纳米片较在体系中加入0.1gPVP更致密;光学带隙约为1.47eV,与太阳能电池所需的最佳带隙接近。最后,对表面嵌有纳米薄片的CZTS微球可能的形成机理进行了推测。     

脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO₂纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu₂O纳米颗粒修饰改性TiO₂纳米管阵列,形成Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结复合材料. 利用场发射扫描电镜（FESEM）、场发射透射电镜（FETEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对样品进行表征,重点研究了Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙（MO）的可见光催化降解性能. 结果表明,Cu₂O纳米颗粒均匀附着在TiO₂纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol·L^-1的CuSO₄溶液中制得的Cu₂O/TiO₂纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu₂O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

Z型异质结Cu2O/Bi2MoO6的构建及光催化降解性能

通过水热法制备出一系列Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆新型光催化剂。采用扫描电子显微镜、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外可见吸收光谱等表征手段研究了催化剂的形貌、结构性质和光电化学性质,并以四环素(TC)为降解目标污染物,进一步探究了其催化效率。实验结果表明,Cu₂O的加入提高了复合催化剂的光催化性能,其中20% Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂(Cu₂O和Bi₂MoO₆的质量比为20%)降解效果最好,100 min内可降解95%的TC。Cu₂O与Bi₂MoO₆之间的协同作用使其可以吸收更多的可见光,所构建的Z型异质结改变了电子转移途径,提高了电子与空穴的分离效率,光催化活性显著提高。通过自由基捕获实验和能带结构,分析了Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂光催化降解TC可能的机理。     

纳米TiO2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl₄为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO₂纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热（TG-DTA）分析、X射线衍射（XRD）分析、原子力显微观察（AFM）及N₂吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径（～10 nm），其BET比表面积为150 m²·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外（IR）光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀对薄膜孔结构形成的导向机理。     

高质量Cu2ZnSnS4纳米晶的合成及其自组装行为的研究

本文以简单的无机盐,包括醋酸铜、醋酸锌、四氯化锡为原料,以硬脂酸和硬脂胺作为保护剂,以二苯醚作为溶剂,采用高温热注射的方法,合成出了高质量的具有自组装行为的Cu₂ZnSnS₄纳米晶,并详细研究了酸和胺对于纳米晶形貌的影响。研究结果表明,随着硬脂酸用量的增加,Cu₂ZnSnS₄纳米晶的尺寸逐渐变大,并且呈现出具有多个棱角的复杂结构。此方法制备的Cu₂ZnSnS₄纳米晶对于紫外和可见光区均有很强的吸收,是构筑高效、低耗的薄膜太阳能电池的理想材料。     

ZnO纳米管有序阵列与Cu2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究简

采用电化学方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了高度有序的ZnO纳米管阵列,然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O纳米晶颗粒,获得了一维有序Cu2O/ZnO核壳式纳米阵列结构,通过控制Cu2O纳米晶的沉积电量得到不同厚度的Cu2O壳层,并对该核壳式纳米阵列的形貌和结构进行了分析. 以Cu2O/ZnO一维核壳式纳米阵列结构为光电极组装全固态纳米结构太阳电池,研究了Cu2O壳层厚度对光电极光吸收性能、光电性能以及组装电池光伏性能的影响,优化了电池中对电极材料的喷金厚度. 结果表明,以Cu2O沉积电量为1.5 C的Cu2O/ZnO为光活性层,以4 mA电流下真空镀金20~25 min的铜基底为对电极组装的简易太阳电池最高可获得0.013%的光电转换效率.     

pH值调节方式对LAB辅助合成纳米Cu2O微球的影响与组装机理

以Cu(Ac)₂为原料,两性表面活性剂月桂酰胺丙基甜菜碱(LAB)为模板,采用两种不同的调节pH值方式制备了Cu₂O纳米材料.表征结果表明两种调节pH值方式均可获得Cu₂O纳米微球,并都呈立方晶相,而且样品的红外吸收峰、固体紫外吸收峰都不同程度的发生了蓝移;第一种Cu₂O纳米微球由针状纳米粒子积聚而成,针状纳米粒子间空隙孔径主要分布在25~50 nm之间,比表面积为22 m²·g^-1,禁带宽度为2.15 eV;第二种Cu₂O纳米微球由小的纳米球状体堆积而成,球状体间孔道直径集中在25~50 nm和50~125 nm两个区域,比表面积为9 m²·g^-1,禁带宽度为2.46 eV.两种不同的调节pH值方式获得的Cu₂O纳米微球,其反应历程和自组装机理存在不同.     

高分子模板调控不同形貌氧化亚铜的仿生合成

采用聚丙烯酰胺(PAM)为软模板,在CuSO4、Na2SO3体系中调控合成了片状、海胆状、一维线、针状聚集体氧化亚铜晶体。研究了不同浓度Cu2+、不同PAM含量及不同温度对晶体生长的影响。结果表明,PAM促使氧化亚铜异相成核,氧化亚铜形貌随PAM质量分数的变化而变化:当c(Cu2+)=0.5mol.L-1时,PAM质量分数为3.0%(常温引入体系),产物主要为片状晶体;PAM质量分数为1.0%、3.0%时(高温引入体系),分别获得一维线状、海胆状晶体;当Cu2+浓度为0.1 mol.L-1时,体系中高温引入质量分数3.0%的PAM,得到片层状晶体;当Cu2+浓度为0.3、0.4 mol.L-1时,得到针状聚集体氧化亚铜晶体。分别用X射线粉末衍射、冷场发射扫描电子显微镜和激光粒度仪对所制备的产品进行了表征。     

A Solvothermal Route to Cu2O Nanocubes and Cu Nanoparticles

IntroductionSynthesis of Cu2O and Cu nanostructures has beenactively researched for many decades because bothCu2O and Cu are important industrial materials on ac-count of their novel physical and chemical properties.In particular,Cu2O is a p-type metal ox…     

高分子模板作用下的正八面体微/纳米Cu2O晶体制备

探讨了羟乙基纤维素、壳聚糖、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、不同分子晕的聚乙二醇等高分子模板,存水合肼还原法制备微/纳米Cu2O晶体中的应用特性.通过X射线衍射、扫描电镜等埘Cu2O晶体进行了表征.本工作制得了粒径在300～500 nm的正八体微/纳米Cu2O晶体.结果显示,化学沉积法制备微/纳米Cu2O时,宜选用易形成单个均一胶团、不易形成空间网络结构、具有良好空间位阻效应且分子量适中的高分子化合物作为模板.本工作获得的水合肼还原法制备Cu2O的最佳条件为:反应温度55℃,nOH-:nCu2+=2∶1.     

溶剂热合成Cu2O微球及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,利用溶剂热法合成了Cu2O微球.考察了PVP用量以及反应温度对产物形貌的影响,并在反应时间为2.5与4.5h时分别合成了直径为100-200nm和1μm的Cu2O微球.同时,利用差热分析(DTA)技术考察了不同直径的Cu2O微球对高氯酸铵(AP)热分解的催化效果,结果表明:添加2%(w)的直径为100-200nm和1μm的Cu2O微球使得AP的高温分解温度分别降低了116和118°C,AP在低温阶段的分解量也明显提高.     

甲醇热还原法制备高分散Cu2O微米立方体及其光催化性能

通过简单的甲醇热还原法制备高分散Cu2O微米立方体,制备过程中无需添加表面活性剂。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析测试手段对样品的物相及形貌进行表征;通过紫外可见漫反射(UV-Vis)及光致发光光谱(PL)对样品的光化学性能进行表征;样品的光催化性能通过可见光(λ>400 nm)催化降解罗丹明B染料(RhB)脱色活性进行测试表征。同时,对样品光催化性能与物理化学性能之间的内在联系进行了研究。结果表明:制备温度对样品的形态及光催化性能有着重要影响,当制备温度为140℃时,可制备得到高分散Cu2O微立方体并且其显示出最优的光催化活性;当制备温度进一步提高时,得到的样品为超细铜粉,样品的光催化性能迅速降低。     

Sonochemical Preparation of Micro- and Nanometer Cu2O

Cu2O particles with different morphologies and scales were prepared sonochemically on the solid-liquid interface of CuCl and water, by adjusting the reaction factors. The products were characterized by powder X-ray diffraction（XRD） and scanning electron microscopy（SEM）. The formation and morphology of Cu2O crystals were influenced by high-intensity ultrasound, reaction temperature, and addition of CuCl. The results indicate that micrometer Cu2O was crystallized in cubic and octahedral shapes, whereas, nanometer Cu2O was not produced in well-shaped crystals.     

Cu2O nanocrystals with various morphology: Synthesis,characterization and catalytic properties

Cu₂O nanocubes, octahedra, spheres and truncated rhombic dodecahedral were prepared and their structural, morphological, and electronic properties were investigated by X-ray diffraction analysis, X-ray absorption near edge structure, scanning electron microscope and transmission electron microscope and X-ray absorption near edge structure. Cu₂O nanocrystals were successfully employed to catalyze the 1,3-dipolar cycloaddition reaction for the synthesis of 1,4-disubstituted triazoles. Cu₂O nanocubes and octahedral showed the superior catalytic performance in the cycloaddition reaction. These results reveal that crystal-plane engineering of oxide catalysts is a useful strategy for developing efficient catalysts for organic reaction.     

不同形貌的Cu_2O:可控合成及光学性质(英文)

Cuprous oxide(Cu₂O) hexapodal branch structure with high uniformity was prepared by a solution phase route using sodium dodecyl sulfate as a capping agent. The shapes of Cu₂O crystal(flower-like structure, nanocube and nanoplate) were tuned by varying species and concentrations of surfactants to control the growth rate on different crystal planes of Cu₂O. Cu₂O nanostructures were characterized by UV-Vis spectroscopy, XRD, TEM and SEM. XRD result shows that the obtained Cu₂O belongs to cubic phase. TEM and SEM results demonstrate that specie and concentration of surfactants play a key role in the formation of various morphologies of Cu₂O. The formation mechanism is discussed. Moreover, the optical properties of the obtained Cu₂O are shape-dependent.     

Cu2O亚微米空心球的低共熔溶剂辅助合成与表征

以低共熔溶剂(DESs)/H2O混合溶剂为介质成功制备了形貌均一、尺寸小且稳定性高的亚微米Cu2O空心球。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等方法表征了所制备样品的形貌、尺寸和结构。同时,研究了温度、p H、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量等因素对样品尺寸、形貌及纯度的影响。结果表明,制备高纯Cu2O空心球的优化工艺条件为40℃、p H=11和PVP用量0.9g。混合溶剂中DESs的存在对提高所制备Cu2O样品的纯度、形态均一性和稳定性以及缩小颗粒的尺寸起到了重要作用。