纳米半导体氧化亚铜的制备、表征及光电性能分析研究

摘要

纳米半导体氧化亚铜(Cu2O)由于良好的光催化性能，广泛应用于化学能源催化材料、环境污染有机物催化降解材料、高选择性传感器敏感材料等研究领域。属当前纳米科学和异相催化领域热门研究课题。本论文选择醋酸铜溶液体系，在氧化铟锡(ITO)导电玻璃电极上电沉积制备了Cu2O。应用循环伏安法(CV)、电流-时间曲线(i-t)法、开路电位时间曲线(Ocp-t)法、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)分析法、紫外-可见光谱(UV-vis)吸收光谱法等手段，对所制备的ITO/Cu2O材料进行成核机理、形貌特征和光电性能分析研究。主要研究内容如下：
　　 1.用CV法研究了在醋酸铜溶液中制备ITO/Cu2O材料的条件，发现选择较低的沉积电位，可以避免金属铜的沉积发生;由恒电位沉积所得电流-时间关系进行计算和理论比对，证明了在所选定的条件下Cu2O的电沉积过程具备“瞬间成核”特点；用SEM镜像验证了成核密度与沉积电位的关系。
　　 2.创新性的使用脉冲法沉积树状纳米Cu2O晶体，实现了以增加纳米Cu2O比表面积为目的的形貌控制；系统的研究了脉冲沉积中脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲电位等电化学参数对结晶形貌的影响；通过本方法与前人的工作结果相比较，提出了电压脉冲沉积Cu2O的相关机理，有望用于构建更复杂结构的纳米晶体。
　　 3.研究了半导体纳米Cu2O的光电效应并对其进行了半导体性质的分型；证明加入表面活性剂聚乙二醇(PEG)可对纳米Cu2O半导体类型进行调控；实验证明具有较高比表面积的半导体纳米Cu2O，其半导体带隙宽度较小，在紫外-可见光区有更好的光学性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章综述

1.1氧化亚铜的性质、制备及应用

1.1.1氧化亚铜的基本物理性质[1-7]

1.1.2氧化亚铜的应用前景

1.1.3氧化亚铜的制备方法

1.2纳米晶体材料的形状和尺寸控制与生长理论

1.2.1纳米材料的形状和尺寸与性质

1.2.2晶体生长理论

1.2.3一些用于形貌控制的方法

1.3 ITO电极简介

1.4本论文选题思路和主要研究内容

参考文献

第二章电沉积氧化亚铜的成核与生长研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1仪器与试剂

2.2.2电沉积氧化亚铜

2.3结果与讨论

2.3.1循环伏安法分析

2.3.2恒电位沉积及成核机理分析

2.3.3扫描电子显微镜分析

2.4本章小结

参考文献

第三章电压脉冲法制备纳米氧化亚铜树枝状结构

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1原料与试剂

3.2.2电沉积枝状纳米氧化亚铜结构

3.2.3表征

3.3结果与讨论

3.3.1恒电位沉积与电压脉冲沉积的比较

3.3.2生长过程

3.3.3生长机理

3.3.4脉冲间隔和脉冲时间的影响

3.3.5沉积电位的影响

3.4本章小结

参考文献

第四章氧化亚铜的光电效应研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1试剂与仪器

4.2.2氧化亚铜的光电效应

4.3结果与讨论

4.3.1加入表面活性剂PEG后循环伏安行为研究

4.3.2加入表面活性剂PEG对光电效应的影响

4.3.3树枝状氧化亚铜的光电效应及光学性质

4.4本章小结

参考文献

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢