酒石酸还原Cu(Ⅱ)制备多种形貌Cu_2O晶体及形成机理

以CuSO_4·5H_2O为原料,KOH为添加剂,酒石酸为还原剂,在水热条件下通过调整相关的实验参数,制备了一系列不同形态的Cu_2O微-纳米晶体及三维十字形枝晶。采用XRD、SEM等手段对不同形态的Cu_2O晶体进行了表征,探讨了不同因素变化对Cu_2O晶体形态的影响。分析认为,晶体生长过程控制了晶体的具体形貌和大小,Cu_2O晶体显露的单形晶面随晶体生长条件的变化而不同。在低温、弱碱性、高浓度溶液中有利于形成八面体形态的Cu_2O晶体,而菱形十二面体单形晶面在高温、强碱性、低浓度溶液中形成的晶体中显露的面积有所增大。

Cu_2O不同形貌的研究进展

近年来,Cu2O形貌控制合成的研究受到了广泛关注。首先,介绍了Cu2O一维、二维、三维结构中不同形貌的最新研究成果,分析了不同形貌的合成机理,并对各形貌的进一步研究趋势进行了探讨。然后,着重评述了Cu2O纳米笼、纳米骨架结构的研究进展,指出此类形貌的合成中主要涉及到氧化刻蚀作用和奥斯特瓦尔德熟化机理。最后,总结了Cu2O不同形貌研究的现状,指出了今后研究的方向,并提出了未来关于Cu2O形貌研究中主要的两大类趋势,即具有更多晶面的非传统型多面体结构以及具有更大比表面积、更高开放程度的纳米笼和纳米骨架结构。

Cu2O颗粒的液相还原法可控制备

以二水合氯化铜为铜源、氢氧化钠为碱源、水合肼为还原剂,采用液相还原法制备出了分散性好、形貌规则的纯相八面体氧化亚铜(Cu2O)颗粒。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线能谱分析(EDS)等技术手段探讨了铜源和还原剂用量对Cu2O颗粒的影响。结果表明,尽管铜源的用量不会改变Cu2O颗粒形貌,但对颗粒的粒径有重要的影响。当铜源与碱源的摩尔数之比由1∶2增至3∶2时,Cu2O的粒径将减小至原粒径的约1/2,同时伴有大量约1/10原粒径尺寸的小颗粒产生。而还原剂的用量会改变颗粒表面的吸附效应,但过量的还原剂会破坏Cu2O颗粒的形貌,并还原出金属Cu单质。

聚吡咯-氧化亚铜复合物可见光催化降解甲基橙的研究

在超声条件下以葡萄糖和硫酸铜为原料制备氧化亚铜，并以三氯化铁为氧化剂，使吡咯在氧化亚铜表面进行原位聚合法制备聚吡咯-氧化亚铜复合物。在可见光照射下，以制备的复合物为催化剂降解甲基橙水溶液，研究了复合物用量、甲基橙初始浓度、光照时间及溶液pH值等因素对降解率的影响。研究结果表明，当复合物用量为0.10 g、甲基橙初始浓度为20 mg/L、光照时间为2 h、溶液pH值为9~10时，甲基橙的降解率达到95.23%。复合材料的IR图谱在3433.36、3319.55、3003～3077及1655.15 cm-1出现了吡咯的特征吸收，与文献报道结果一致。

Cu2O微米晶的调控合成及影响其形貌的因素

采用化学沉淀法调控合成了Cu2O八面体和立方体等7个微米晶样品。探讨了表面活性剂PVP的用量和反应温度等因素对Cu2O微米晶最终形貌的影响。当PVP用量由0.180 g增加至0.338 g时,Cu2O八面体和立方体的形貌变化不大;而PVP用量有相近改变时,Cu2O纳米球的形貌和分散性有很大改变,对此文中从微米颗粒和纳米颗粒的受力角度进行了分析。当反应温度从20℃增加至60℃时,Cu2O八面体演变为球形;而反应温度从20℃增加至50℃时,Cu2O立方体形貌未发生明显改变,只是增添了很多小颗粒附着在其表面。

球形单分散Cu2O纳米粉体的制备

硫酸铜和适量氨水反应形成铜氨络合物并加入葡萄糖溶液,最后加入NaOH溶液,制备了平均粒径为200 nm,比表面积为5.1 m2/g的球形氧化亚铜粉体,由SEM、激光粒度测试仪和BET三种方法分析得到的粉末平均粒径相吻合,证明制备得到的粉末是单分散状态的。XRD显示产物为立方相的氧化亚铜,未出现金属铜的衍射峰。实验发现,产物粒径随氨水用量和硫酸铜初始反应浓度的增加而减小,葡萄糖用量和反应温度对产物粒径和均匀性也有着重要影响。

液相合成不同形貌的Cu_2O微晶

以乙酸铜为铜源,L-抗坏血酸为还原剂,采用简单的液相反应制备不同形貌的Cu2O微晶,并进行了表征。考察了温度、反应物浓度、表面活性剂种类等条件对Cu2O微晶粒径及形貌的影响,初步探讨了Cu2O微晶的生长机理。实验结果表明:通过改变表面活性剂的种类,可以选择性地制备出不同形貌的Cu2O微晶。以PVP为表面活性剂时制备的是直径约为1μm的Cu2O微球,以PEG为表面活性剂时制备的是边长约为700 nm的Cu2O立方体。

水热法制备Cu2O纳米薄膜及其光电性能

以Zn粉与Cu（Ac）_2为主要反应物,采用水热法在新型反应液中制备了Cu_2O纳米薄膜。探讨了Cu（Ac）_2的浓度、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）浓度、NaOH浓度、反应时间和反应温度等制备条件对样品光电性能的影响。结果表明,当反应釜中加入10 mL 0.2 mol/L Cu（Ac）_2溶液、0.5 mL 0.127 mmol/L CTAB和5 mL 0.15 mol/L NaOH溶液,ITO导电玻璃插入反应釜中,置于170℃烘箱中反应6 h时,得到的Cu_2O纳米薄膜具有较高光电压,其值为0.286 6 V。X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）和扫描电子显微镜（SEM）表征结果显示,位于36.441°的（111）晶面和77.417°的（222）晶面分别具有最强衍射峰和最弱衍射峰。以O元素对Cu_2O进行归一化处理后,样品中Cu和O元素的原子数分数分别为54.80%和27.40%,质量分数分别为75.50%和9.50%。Cu_2O样品呈现不规则的削顶多棱锥多面体晶体结构,分散均匀,锥底最大径向宽度为1~2.5μm。

氧化亚铜的制备方法及其在光电转换与光催化方面的应用研究

氧化亚铜是一种典型的P型半导体,具有优异的光电转换与光催化性能,其制备方法多种多样,在P-N结太阳能电池以及光催化降解污染物方面有着重要的应用。

方波脉冲法制备Cu2O@Cu/TiO2三维阵列纳米复合材料及其作为高灵敏无酶型葡萄糖传感器的研究

采用阳极氧化法制备了TiO2三维阵列纳米管(TiO2 NTAs),再利用方波脉冲法在TiO2 NTAs表面电沉积Cu薄膜,经过煅烧处理后得到Cu2O@Cu/TiO2 NTAs纳米复合材料。X-射线衍射仪(XRD)测试表明该材料中Cu和Cu2O共存。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析显示,TiO2管壁的外表面均匀生长Cu2O,选区电子衍射结果表明该纳米复合材料为混晶材料。差分脉冲伏安法表明,Cu2O@Cu/TiO2 NTAs在+0.56 V处出现明显的葡萄糖氧化峰,表明该纳米复合材料对葡萄糖具有强的电催化作用,可用于葡萄糖的测定。计时电流法得到葡萄糖的线性范围为0.19~3.5 mmol/L,灵敏度为372.0μA·L·mmol^-1·cm^-2,检出限为3μmol/L。交流阻抗测得Cu2O/TiO2 NTAs的传荷阻抗为526.2Ω,Cu2O@Cu/TiO2 NTAs为1.8Ω,二者相差292倍,说明Cu作为中间过渡层降低了电子传导的传荷阻抗。将该电极用于血清中葡萄糖含量的检测,测试结果与医院测定结果无显著差异。Cu2O@Cu/TiO2 NTAs可作为一种灵敏度高、响应速度快、选择性较好的无酶型葡萄糖传感器。

DMF体系中Cu2O球晶的制备及形貌分析

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,通过改变铜源和表面活性剂,调控反应参数,溶剂热条件下制备了三维十字形、空心及实心的Cu2O球晶。利用XRD、SEM等表征手段,分析探讨了工艺条件变化对Cu2O球晶形貌的影响。研究表明,随着DMF浓度的增大,体系的还原能力增强,Cu^+增多,溶液的过饱和度增大,Cu2O晶体集合体形态由晶体结构控制的各向异性与对称性的球晶逐渐向各向同性球晶演变。十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等表面活性剂有助于降低溶液的过饱和度,增加结晶质的表面扩散能力,有利于规则形态Cu2O晶粒的形成。反应体系中,Cu(Ac)2·H2O水解生成的羧基与DMF中的甲酰基在高温下发生脱羧反应产生CO2气体以及SDS发泡作用产生的气体是形成空心Cu2O球晶的重要原因。

Cu掺杂对Cu_2O/Si-NPA可见光催化性能的影响

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底,采用溶液浸渍法并通过改变浸渍时间、温度和所用铜盐种类,制备了Cu_2O/Si-NPA,Cu_2O:Cu/Si-NPA(Cu_2O为主相),Cu:Cu_2O/Si-NPA(Cu为主相)和Cu/Si-NPA四种复合纳米结构,并对其表面形貌和微结构以及材料对甲基橙的可见光催化降解性能进行了表征.结果表明,对于面积为1.8 cm×2cm的样品,在光功率密度10 m W/cm^2,波长400~800 nm的可见光辐照100 min后,Cu_2O:Cu/Si-NPA对甲基橙的催化降解率达到~53.6%,较Cu_2O/Si-NPA提高~20%.降解率的提高被归因于Cu_2O中少量金属Cu的存在极大减少了光生电子被缺陷俘获或者与空穴复合的几率,从而有利于光生电子从材料内部到表面的传输,并藉此产生相对于纯相Cu_2O更高的活性含氧基团浓度.该研究结果为进一步提高Cu_2O可见光催化降解有机污染物的效率提供了一种可能的途径.

Ce掺杂Cu2O(Ce/Cu2O)薄膜的制备及其光电性能

用NaAc与Cu(Ac)2为反应体系,采用电沉积法,在ITO上制备了Ce掺杂的Cu2O(Ce/Cu2O)薄膜。探讨了Cu(Ac)2浓度、沉积温度、沉积时间、沉积电压和溶液pH等制备条件对Cu2O样品光电性能的影响及Ce掺杂量对Cu2O薄膜光电性能的影响。结果表明,当反应液中含0.04 mol/L Cu(Ac)2、0.02 mol/L NaAc、0.0064 mmol/L CTAB、0.008 mol/L Ce(NO3)3、溶液pH为5.5、沉积温度为50℃时,在1.4 V电压下沉积40 min,即可制备形貌较好、光电压达0.3239 V的Ce/Cu2O薄膜,Ce的掺杂有着比单纯Cu2O薄膜更高的光电性能。UV-vis、XRD、SEM和EDS等表征结果显示,Ce的掺杂使得Cu2O薄膜紫外吸收峰发生蓝移、抑制了Cu2O微晶的生长、使薄膜的形貌变为叶脉较宽的星型枝叶状,样品中Ce元素质量分数和原子分数分别为22.63%和8.78%。

凝汽器黄铜管泄漏原因分析及防腐措施

针对某电厂2号机组凝汽器黄铜管(HSn70-1B)泄漏问题,从铜管的材质、内壁膜特性和垢层及运行工况等方面进行了分析。结果表明,凝汽器铜管泄漏是由于铜管内壁没有形成连续的与基体紧密结合的氧化亚铜(Cu2O)保护膜,凝汽器管内冷却水的流速过低,导致管内壁存在大量沉积物产生点腐蚀而引起。对此,建议采用凝汽器循环泵,提高凝汽器管内的冷却水流速,防止泥沙沉积。同时,保证铜管表面质量,不使用内壁曾经污染和腐蚀或存在碳膜的铜管。

Novel fabrication of copper nanowire/cuprous oxidebased semiconductor-liquid junction solar cells

A Cu nanowire （NW）/cuprous oxide （Cu2O）-based semiconductor-liquid junction solar cell with a greatly enhanced efficiency and reduced cost was assembled. The Cu NWs function as a transparent electrode as well as part of the Cu NWs/ Cu2O coaxial structures, which remarkably benefit the charge separation. The best solar cell reached a conversion efficiency as high as 1.92% under a simulated AM1.5G illumination, which is 106 times higher than that of cells based on fluorine-doped tin oxide and Cu2O.