Cu_(2)O纳米线阵列的制备与表征

Cu_(2)O纳米线阵列既保留了纳米线长径比高、比表面积大等优点,又具有规模效应及协同效应,在气敏、光伏等领域具有广阔的应用前景。以泡沫铜为基体,通过化学法制备Cu(OH)_(2)纳米线阵列为前驱体,并在N_(2)气氛中采用两步加热法制备Cu_(2)O纳米线阵列,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对Cu_(2)O纳米线阵列结构进行表征。结果表明:只需控制、优化Cu基底的曲率半径和弧度,就能制备出Cu_(2)O纳米线阵列,这为制备Cu_(2)O纳米线阵列薄膜提供了新的思路。

Cu(OH)_(2)纳米线/Cu网电极制备及还原水中硝酸盐性能研究

工厂化养殖尾水中硝酸盐污染问题日益严重,而电化学还原技术中铜作为阴极材料去除NO_(3)^(-)-N存在活性位点少和吸附能力差的问题.为此采用一种具有高长径比(120)的Cu(OH)_(2)纳米线/Cu网电极材料应用于NO_(3)^(-)-N的电催化还原.首先,通过调控阳极氧化条件制备了Cu(OH)_(2)纳米线/Cu网.然后,通过对Cu(OH)_(2)纳米线/Cu网进行表征分析和去除NO_(3)^(-)-N性能测试,确定25℃、1.0 mol/L NaOH和2.0 mA/cm 2为Cu(OH)_(2)纳米线/Cu网最佳阳极氧化条件.在双池隔膜反应器中,以该电极为阴极,RuO_(2)-IrO_(2)-TiO_(2)/Ti为阳极,对NO_(3)^(-)-N(50 mg/L)去除率达到98%,NO_(3)^(-)-N还原速率达到0.0111 min-1/cm 2,是相同实验条件下未处理铜电极还原速率的6.5倍.最后,为了实现总氮(TN)去除,采用单池反应器,向体系中加1.0 g/L的氯离子将阴极产生的氨氮进一步转化为氮气,总氮去除率达到91%.循环实验结果显示该电极具有良好的稳定性,并且将该电极应用到实际水中NO_(3)^(-)-N的去除,总氮去除率达到92%.

三维g-C_(3)N_(4)泡沫负载Cu(OH)2纳米片的制备及其光催化还原CO_(2)性能

为了改善g-C_(3)N_(4)光催化还原CO_(2)过程中的气体传质、吸附和光生电荷分离效率,分别从泡沫孔结构构筑和构建异质结两方面进行光催化材料设计。采用表面活性剂发泡法制备g-C_(3)N_(4)泡沫(g-C_(3)N_(4)Foam),以此为基体通过化学镀铜和氢氧化处理制备g-C_(3)N_(4)泡沫负载Cu(OH)2纳米片(Cu(OH)_(2)/CNF)复合材料,对其结构和光催化性能进行分析。结果表明:g-C_(3)N_(4)Foam和Cu(OH)_(2)/CNF均展现出发达的三维微米孔网络结构,这种结构可从动力学层面优化CO_(2)在气-固催化反应中的传质和吸附,使CO_(2)吸附容量分别达到3.97 cm^(3)/g和3.59 cm^(3)/g,为g-C_(3)N_(4)粉末的2.96倍和2.68倍;同时,Cu(OH)_(2)/CNF样品中还形成大量二维Cu(OH)_(2)纳米片结构,不仅可以拓宽复合材料的光利用范围,还可通过g-C_(3)N_(4)/Cu(OH)_(2)异质结的构建促进光生电子向Cu(OH)_(2)表面转移,提升光生电荷分离效率;制备的Cu(OH)_(2)/CNF复合样品CO产率达到11.041μmol·g^(-1)·h^(-1),为g-C_(3)N_(4)Foam和g-C_(3)N_(4)粉末样品的2.76倍和6.83倍。

Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O纳米线的制备及其电化学性能

以CuSO4.5H2O和NH4VO3为原料,采用水热法制备了Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米线。利用XRD、FE-SEM、TEM和HRTEM对样品的结构和表面形貌进行了表征,并对其作为锂电池正极材料的电化学行为进行了研究。电化学性能测试表明,Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米线电极具有较高的开路电压和较大的放电容量。

Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O纳米线的制备及光吸收性能

以CuSO4.5H2O和NH4VO3为原料,采用水热法制备了Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米线。采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对样品的组成和表面形貌进行了表征,结果显示:Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米线直径约80 nm,长度达到几个微米。对纳米线形成机理研究表明:该纳米线的形成主要取决于反应温度和反应体系pH值等因素。紫外-可见光吸收测试显示Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米线具有较宽的紫外-可见光吸收范围,计算其带隙宽度为1.94 eV。

基于铜粉的室温气固反应自生长刺球状半导体Cu_2S纳米线阵列

本研究通过简单的气-固硫化反应对ITO玻璃上涂覆的铜颗粒膜进行硫化反应,得到了大面积的自生长刺球状结构的半导体Cu2S纳米阵列。采用SEM,TEM,EDS、XRD,以及UV-vis等方法对反应生长的半导体Cu2S纳米线阵列的微观结构及光吸收性能进行了系统研究。实验结果表明,合成的Cu2S为刺球状纳米线阵列,纳米刺球的直径分布在50～100μm之间;刺球上的纳米线为单斜晶系的Cu2S单晶,晶体生长方向为[-102];纳米线的平均直径为100nm,长度分布在20～50μm之间。合成的刺球状纳米线阵列具有良好的光吸收性能,反应20小时样品在可见光波长范围内（400～800nm）平均光吸收率达到了93%;反应30小时样品在可见光波长范围内（400～800nm）平均光吸收率达到了92%。同时两种刺球状纳米线阵列结构对于大的光线入射角仍然保持很高的光吸收性能,对光线入射角的变化不敏感。当入射光角度从0°增加到60°时,光吸收率仅下降3%,明显优于文献已报道的规则排列纳米线阵列的光吸收性能。本项研究合成方法简单,工艺可控,成本低,可以采用更广的基体材料。合成的纳米结构具有优良的综合光吸收性能,在光电领域有很好的应用潜力。

束状Co_(0.85)Se/Cu(OH)_(2)纳米复合物的制备及其吸附刚果红的研究

有机染料在生活和工业生产中被广泛使用,由于染料的过度使用而带来的污染日益严重,对人类的健康产生重大威胁.笔者通过一步水热法合成由多个纳米片组成的束状Co_(0.85)Se/Cu(OH)_(2)纳米复合物.室温下该复合物对废水中的刚果红(CR)具有较高的吸附能力,对CR最大吸附容量为1450.0 mg·g^(-1).对CR的吸附动力学方程和吸附等温线模型进行探究,结果表明:纳米复合物对CR的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型.该复合物还具有优异的稳定性和可回收性.

负载高性能MnO2@Ni（OH）2核/壳纳米线阵列碳布电极的非对称超级电容器性能研究

通过两步法在碳布(CC)上成功制备MnO2@Ni(OH)2核/壳纳米线阵列(NWAs),并应用于柔性全固态非对称超级电容器(ASCs)中。Ni(OH)2纳米片整齐地包覆在每个MnO2纳米线上,与纯MnO2纳米线相比获得了更高的比电容值(在扫描速率为5mV/s时,比电容值为432.8F/g)。该电极材料同时具有良好的循环稳定性,在5A/g下充放电2000圈后,仍保持初始比电容的92.3%。自组装的MnO2@Ni(OH)2//MnO2 ASC具有1.8V的宽电势窗口,输出了高能量密度(69.2Wh/kg)和高功率密度(当54.6Wh/kg时4.5kW/kg)。结果表明,MnO2@Ni(OH)2 NWAs以碳布作为柔性基底,拥有高比表面积可以被大规模地应用在超级电容器领域中。

纳米线阵列的电化学优化光吸收增强研究

通过在自生长的半导体Cu2S纳米线阵列表面进一步应用电化学表面沉积处理,在纳米线表面形成尺寸更小的Cu2S纳米颗粒结构,实现了在不减小纳米线直径或增加纳米线长度的情况下,有效提高了纳米线阵列光吸收性能。利用I-V循环扫描曲线研究了以Cu2S纳米线阵列为工作电极的Cu2S沉积电位,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见-近红外分光光度计,对纳米阵列的相结构、微观表面形貌、晶体结构及光吸收能力进行了表征和分析。研究表明:沉积于单斜晶系Cu2S纳米线阵列上的纳米颗粒为斜方晶系Cu2S,沉积后纳米线表面结构改变,粗糙度明显增加,起到了减少纳米线的光反射、优化原纳米线阵列光吸收综合能力的作用。

基于碳纤维的新型自支撑电极制备方法

借鉴自支撑电极的制备原理,利用电化学沉积结合(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)和NaOH沉积液进行表面处理等手段制备了基于碳纤维表面Cu(OH)_(2)纳米结构的自支撑电极,分析测试了碳纤维表面的微观形貌、表面元素组成及其分布和表面物质的晶型以及利用水热反应在其表面附着电化学物质MnO_(2)后的电化学性能。结果发现,当(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)的浓度为0.43 g/L、NaOH浓度为30.48 g/L、处理时间为12 min时,由SEM观察发现碳纤维表面的Cu(OH)_(2)纳米纤维的直径、长度、数量都较适宜;XPS、XRD和EDS的测试结果,沉积液处理后碳纤维表面部分单质铜转化为Cu(OH)_(2),此结构非常有利于电化学物质的负载而由此构成开放、具有核壳结构的高性能电极材料;恒电流充放电(GCD)测试结果表明此电极材料具有极快的充放电速度。因此本文首次成功地在碳纤维表面的铜层表面原位生长出Cu(OH)_(2)纳米纤维,为未来以超级电容器为代表的能源设备的性能提升和商业化应用开拓了一种新的电极制备方法。