氧化亚铜微纳米材料的合成及其催化性能的研究

摘要

Cu2O晶体具有低耗、无毒等优点，广泛应用于太阳能电池、锂离子电池、生物传感器、磁力储存设备等领域，是一种前景广阔的固体功能材料。Cu2O良好的光电性质使其可以应用在降解有机污染物，可见光辐射下电解水产生氢气等方面，是一种极具应用前景的光催化材料。Cu2O催化剂的形貌和外曝露晶面对其催化性能有较大影响。因此研究合成具有特定形貌和晶面的Cu2O晶体对其催化性质研究尤为重要。基于此，本论文分别采用电沉积和水热两种不同的合成方法，制备出形貌各异的Cu2O微纳米结构，并研究了其催化性能。
　　 本论文首先在不锈钢表面通过简单的电沉积方法，得到了不同的晶面和形貌Cu2O薄膜。沉积过程不需要辅助模板或表面活性剂。根据XRD和SEM的分析可知，随着电沉积时间的变化，Cu2O薄膜的晶面出现了显著的变化。论文还讨论了不同Cu(Ⅱ)盐前驱体对Cu2O薄膜形貌的影响，初步讨论了其生长机理，并指出阴离子在晶面的吸附是其形貌变化的主要原因。另外，还研究了所制备的Cu2O薄膜电催化降解水中有机污染物的活性。
　　 其次，以氨基酸为还原剂及配位剂，在碱性溶液中通过水热还原Cu(Ⅱ)离子，制备了不同形貌的Cu2O微晶。论文考察了氨基酸对Cu2O微晶结构、尺寸、形貌的影响，提出了Cu2O微晶在水热条件下的可能形成机理。结果表明氨基酸是良好的形貌调节剂。以亚甲基蓝为探针分子，对所制备的Cu2O微晶的光催化性能进行了研究，发现其催化性能与形貌间存在着密切联系。