SDS-PVP软模板制备氧化亚铜中空亚微球及其性能研究

摘要

本文以十二烷基硫酸钠(SDS)-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)组成的项链状软物质团簇为可调性软模板，采用N2H4·H2O为还原剂，还原CuSO4制备Cu2O中空亚微球。XRD结果确定产物为Cu2O立方晶系晶体；表面孔径吸附测试确定其表面多孔的特殊形貌；从SEM图象可以看出产物Cu2O晶体为表面粗糙的规整亚微球，并可以根据亚微球图象的显著明暗对照初步推测其可能具有中空结构；采用TEM十分清晰地记录了不同反应阶段所得产物的电镜图象，并用SDS-PVP项链状软物质团簇模板诱导二次组装作用成功解释了Cu2O中空亚微球的生长过程。
　　 采用紫外-可见分光光度计考察Cu2O中空亚微球的光学特性，由紫外-可见吸收光谱知，随着粒径减小，其特征吸收峰发生蓝移，利用半导体公式换算出Cu2O中空亚微球的禁带宽度；同时，利用紫外-可见吸收光谱跟踪反应进程，发现随着反应进行，原级Cu2O晶粒组装成Cu2O中空亚微球，粒径逐渐变大，其特征吸收峰位置发生红移；利用荧光分光光度仪考察Cu2O中空亚微球的光致发光光谱，相同激发波长下，随着Cu2O中空亚微球粒径减小，光致发光强度增大，光催化活性提高。
　　 以Cu2O中空亚微球为催化剂，催化光降解甲基橙。实验结果表明Cu2O中空亚微球对甲基橙的降解具有良好的催化作用，Cu2O中空亚微球加入量与甲基橙溶液的最佳固液比为0.6 g·L-1，随着Cu2O中空亚微球粒径减小，其光催化活性增强，同时催化剂重复利用5次后，其对甲基橙的降解率仍能达80%以上。
　　 以Cu2O中空亚微球修饰玻碳电极，初步探索Cu2O中空亚微球的电化学性质。实验结果表明该Cu2O中空亚微球出现一对较强的氧化还原峰，该对峰对应于Cu2O中空亚微球的Cu(II)/Cu(I)的氧化还原，峰电流与扫描速度成正比，表明氧化亚铜的电化学行为为表面控制的电化学过程。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1 纳米材料的基本效应

1.1.1 纳米材料的表面效应

1.1.2 纳米材料的小尺寸效应

1.1.3 纳米材料的量子尺寸效应

1.1.4 纳米材料的宏观量子隧道效应

1.2 纳米材料的制备方法与技术

1.3 纳米材料制备的软模板体系

1.3.1 一元体系模板

1.3.2 二元体系模板

1.4 纳米材料的表征

1.4.1 形貌分析

1.4.2 粒度分析

1.4.3 结构分析

1.5 纳米材料的应用

1.5.1 催化

1.5.2 纳米电子学、光电子学和磁学

1.5.3 生物医学

1.5.4 阻燃与阻烟

1.5.5 其他应用

1.6 本论文的选题依据和思路

第二章 SDS-PVP项链状软团簇为模板制备氧化亚铜中空亚微球

2.1 实验部分

2.1.1 实验试剂

2.1.2 试验仪器

2.1.3 实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 Cu2O中空亚微球的表征

2.2.2 Cu2O中空亚微球的组装

2.2.3 SDS-PVP项链状软物质团簇模板的“诱导二次组装”作用

2.3 本章小结

第三章 氧化亚铜中空亚微球的光学性能

3.1 实验部分

3.1.1 实验试剂

3.1.2 试验仪器

3.1.3 实验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 Cu2O中空亚微球的紫外-可见光谱特性与禁带宽度

3.2.2 紫外-可见光谱研究Cu2O中空亚微球的反应动力学

3.2.3 Cu2O中空亚微球的光致发光特性

3.3 本章小结

第四章 氧化亚铜中空亚微球的光催化性能

4.1 实验部分

4.1.1 试验试剂

4.1.2 试验仪器

4.1.3 实验装置与方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 光照时间对Cu2O中空亚微球光催化降解甲基橙的影响

4.2.2 催化剂Cu2O中空亚微球加入量对光催化降解甲基橙的影响

4.2.3 Cu2O中空亚微球的粒径对其催化效果的影响

4.2.4 Cu2O中空亚微球的重复利用对其催化性能的影响

4.3 本章小结

第五章 氧化亚铜中空亚微球的电化学性能

5.1 实验部分

5.1.1 实验试剂

5.1.2 试验仪器

5.1.3 实验方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 Cu2O中空亚微球修饰电极的稳定性

5.2.2 Cu2O中空亚微球的电化学性质

5.3 本章小结

第六章 全文结论

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文