立方体纳米Cu2O规定热力学函数的粒度效应研究

纳米材料的规定热力学函数是纳米材料本征性质,而粒径是其规定热力学函数值的重要影响因素之一.因此研究纳米材料的规定热力学函数的粒度效应对于指导预测纳米材料的规定热力学函数具有重要的科学意义.采用液相法合成了4种粒度在40~120 nm的立方体纳米Cu2O作为模型材料.利用原位微热量技术获取了Cu2O与HNO3反应过程的热力学参数,结合热化学循环热动力学原理及过渡态理论,计算得到不同粒径的纳米Cu2O的规定热力学函数,并讨论了粒度对标准摩尔生成焓、标准摩尔熵和标准摩尔生成吉布斯能的影响.结果表明:随着粒径的减小,标准摩尔生成吉布斯自由能、标准摩尔生成焓和标准摩尔熵均增大.

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。

Cu_2O及Au/Cu_2O核壳异质结纳米立方体的制备、微观结构和生长机理的研究

采用液相还原法制备出金纳米颗粒,并通过调控其浓度,采用热氧化的方法制备出了氧化亚铜纳米立方体及金/氧化亚铜核壳异质结纳米立方体。利用透射电子显微学对两种材料的结构及物相组成等进行了详细的分析研究,并探讨了各自的形成机理。研究发现Cu2O纳米立方体主要有正方体和截角正八面体两种几何形状。Au/Cu2O核壳异质结纳米立方体有两种形成机制。Au纳米颗粒和正四辛基溴化铵的浓度对于两种纳米立方体结构的形成起着重要的作用。

立方体纳米氧化亚铜反应动力学的理论及实验研究

为了探究纳米多相反应过程的动力学行为,本文通过液相还原法可控合成了粒度为55 nm的立方体氧化亚铜(Cu2O)。基于纳米与块体Cu2O的区别,采用原位微量热技术获取Cu2O体系与HNO3反应过程的热动力学精细信息,结合热动力学原理及动力学过渡态理论计算得到Cu2O反应动力学参数,并建立立方体动力学模型讨论并佐证动力学实验结果。结果表明,纳米Cu2O的反应速率常数大于块体,而表观活化能、指前因子、活化焓、活化熵和活化Gibbs自由能均小于块体;随着温度的升高,纳米Cu2O的反应速率常数和活化Gibbs自由能均增大。动力学模型表明影响反应动力学参数的主要因素为:偏摩尔表面焓影响表观活化能,偏摩尔表面熵影响指前因子,偏摩尔表面Gibbs自由能影响反应速率常数。本文为纳米材料多相反应动力学参数的获取和分析应用提供了一种普适的理论模型和实验方法。