三维Cu_2O纳米线/Cu网催化剂的制备及其生长机制的探究

光催化技术是一种高效、环保的去除有机污染物的技术。三维定向的结构易于有利于光子的吸收并且中间产物不易堆积在催化剂上,易于光催化剂的再生利用。宽带隙的半导体改性过程增加了合成材料的成本,直接寻找对太阳光吸收范围更宽的光催化剂是我们致力研究的方向。铜网以其本身较为廉价、导电及相应的半导体光催化剂是当下研究的热点。本文通过简单的阳极氧化技术在金属铜网上原位生长三维结构的Cu_2O纳米线/Cu网催化剂。通过控制制备过程中的不同条件,在O2和OH-存在下,自发形成Cu_2O纳米线阵列,并且NaOH浓度是形态控制的决定因素。

次石墨-纳米Cu_(2)O/Cu制备及对UO_(2)^(2+)去除性能研究

如何高效、快速清除放射性核素是当前核医学领域亟待解决的关键技术问题之一。选取放射性核素铀(VI)为对象,以次石墨(ShC)为载体,采用水热法制得对UO_(2)^(2+)具有高效协同去除效能的ShC-Cu_(2)O/Cu纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、比表面积检测(BET)等对比了ShC及ShC-Cu_(2)O/Cu的微观形貌与结构,并系统探究了吸附剂用量、pH、吸附时间等因素对UO_(2)^(2+)吸附效率的影响。最后,通过吸附过程中的热力学、动力学行为及吸附前后的X射线光电子能谱(XPS)分析了其去除机理。结果表明,纳米ShC-Cu_(2)O/Cu对UO_(2)^(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,在40 min内对UO_(2)^(2+)的去除率可达91%,最大吸附量达35.44 mg/g,其高效的吸附能力归因于Cu_(2)O/Cu与UO_(2)^(2+)氧化还原作用及次石墨吸附作用的协同效应。

Cu/TiO_2纳米线的制备及其光催化性能

以P25粉体为原料,采用水热法合成了TiO2纳米线,通过NaBH4还原CuCl2溶液,在TiO2纳米线的表面负载了Cu纳米颗粒。利用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征。结果表明,Cu纳米粒子均匀分散在纳米线表面,并且该Cu/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能。光催化降解酸性红3R染料溶液测试表明,在TiO2纳米线表面负载Cu纳米颗粒对提高其催化性能具有积极作用。

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。

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%.

基于COMSOL Multiphysics的Cu_2O纳米线光腔模式仿真分析

通过COMSOL Multiphysics有限元模拟软件,建立了一维Cu_2O纳米线的仿真模型,分别求解长度为2μm、直径分别为160nm和240nm时激子发光及其在纳米线中形成的光学腔谐振模式,同时测试了2种尺寸样品的荧光光谱,并分析了各尺寸Cu_2O纳米线光学模式的差异.实验与仿真结果表明:在这2种尺寸的样品中确实存在光学腔谐振效应引起的激子发光本征模式,且在样品直径达到240nm时,可以支持2种光场谐振模式.

Cu_2O纳米线激子精细结构光谱分析

基于显微拉曼光谱仪研究比较单根与多根Cu_2O纳米线荧光光谱特性,通过详细分析显微荧光谱线信息,研究制备得到的Cu_2O纳米线的精细结构。单根Cu_2O纳米线表现出高能激子发射及其高阶声子辅助的光学跃迁谱线。

用Origin拟合Cu_2O纳米线时间分辨荧光光谱寿命

基于用Origin软件的指数衰减拟合函数对制备得到的Cu2O纳米线的时间分辨荧光光谱进行拟合,得到了Cu2O纳米线在77-300 K温度范围内的瞬态荧光寿命值。

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_2O@ Cu纳米线的制备及对染料废水的脱色效能

利用化学沉积法制备铜纳米线,以铜纳米线为基质,在不同温度下水浴反应合成具有核壳结构的一维Cu_2O@ Cu纳米线。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积测试(BET)、紫外-可见光谱(UV-VISDRS)等分析手段,对所得材料的结构、形貌和光学性质进行表征。并考察了其对甲基橙的吸附性能和光催化性能。结果表明:合成的Cu_2O@ Cu纳米线对甲基橙取得了71.4%的吸附率和70.1%光催化脱色率,且Cu_2O@ Cu纳米线表面的纳米Cu_2O粒径过大或过小都将减弱其脱色性能,结晶性越好可增强其脱色性能,其粒径在30~34 nm范围内,脱色效能最佳。

Cu_(2)O柱阵列的Cu还原制备与表征

Cu_(2)O是一类重要的p型半导体材料,在气敏、光伏等领域具有广阔的应用前景。通过热氧化法,在Cu片上先制备CuO纳米线阵列为前驱体,然后再在N_(2)氛围中加热,通过Cu还原制备Cu_(2)O柱阵列,利用XRD、SEM对Cu_(2)O柱阵列结构进行表征。分析发现,只需控制气氛、温度和时长等,就能控制好前驱体CuO纳米线的长度和粒径,进而调控Cu_(2)O柱阵列的长径比等,该方法简单,对环境无污染,为制备Cu_(2)O阵列结构提供了新方法。

pn型Cu_2O/CdS纳米线的制备及性能

采用电沉积法,在AAO模板中成功制备出pn型Cu_2O/CdS纳米线阵列。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射分析(XRD)对样品的形貌和结构进行表征,利用光照开路电位测试和光吸收光谱测试对Cu_2O/CdS纳米线的性能进行了研究。纳米线的直径约100 nm,与AAO模板孔径相同,XRD结果表明Cu_2O/CdS纳米线由立方晶系的Cu_2O和立方晶系与六方晶系混合晶系的CdS组成。Cu_2O/CdS纳米线的光响应性能增强。在Xe灯照射下Cu_2O/CdS纳米线表现出良好的光催化性能,光照7 h后,Cu_2O/CdS纳米线对罗丹明B的降解效率达到66.02%。

溶胶凝胶自燃烧法合成Mn_(0.6)Cu_(0.2)Zn_(0.2)O(Fe_2O_3)_(0.98)纳米晶铁氧体及其磁性能研究

利用溶胶凝胶自燃烧法 ,在室温下直接合成了 30nm左右的Mn0 .6 Cu0 .2 Zn0 .2 O(Fe2 O3) 0 .98纳米晶铁氧体。借助于DTA -TG ,IR ,XRD和VSM技术 ,对干凝胶的热分解过程 ,自燃烧本质及合成纳米晶的磁性能进行了研究。研究表明 ,由金属的硝酸盐和柠檬酸形成的干凝胶具有自燃烧的特性。自燃烧的实质是在热诱导下的氧化还原反应。XRD结果表明 ,通过自燃烧反应可以直接获得纯的锰铜锌铁氧体相而无Fe2 O3相的存在。当对自燃烧粉进行预烧时 ,随着预烧温度的提高 ,有Fe2 O3相的出现。随着预烧温度的升高 ,Mn0 .6 Cu0 .2 Zn0 .2 O·(Fe2 O3) 0 .98铁氧体粉体的矫顽力由未经预烧时的 9.0 395kA·m- 1 线性下降到经 10 0 0℃预烧后的 4.72 46kA·m- 1 。但是 ,饱和磁化强度的变化却是先下降再升高。所获得的Mn0 .6 Cu0 .2 Zn0 .2 O(Fe2 O3) 0 .

交联累托石/Cu_2O纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以醋酸铜为原料,交联累托石(CN-REC)为载体和模板,制备了CN-REC/Cu2O纳米复合材料.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)等技术对复合材料的形貌、表面结构、层间微结构、光响应性能进行了研究.结果表明:CN-REC对Cu2O的形貌具有较好的调控作用,Cu2O均匀分散负载于CN-REC的层间和片层表面;Cu2O和CN-REC通过Si―O―Cu键发生相互作用;复合材料的能带隙变宽、光响应能力增强.以卤素灯为可见光光源,活性艳红(X-3B)为目标污染物,研究了复合材料的可见光催化性能,结果表明,光催化反应过程符合L-H动力学模型,2h内浓度为160mg·L-1的X-3B去除效率可超过80%.

纳米TiO_2-Cu_2O可见光下光催化降解活性艳红及其机理研究

采用钛酸丁酯水解和肼还原醋酸铜的方法制备出TiO2-Cu2O复合氧化物,研究了TiO2-Cu2O复合光催化剂在可见光照射下光催化降解活性艳红X-3B的性能,考察了催化剂组成、催化剂投加量、溶解氧、H2O2等对光催化反应的影响,探讨了Cu2O及TiO2-Cu2O光催化降解有机污染物的机理。结果表明,由于TiO2和Cu2O之间存在协同作用,使得复合氧化物的活性比单一的Cu2O高。Cu2O光催化的氧化物种为·OH和光生空穴。光生电子(e-)还原吸附在Cu2O表面上的氧,产生超氧阴离子,然后再进一步生成·OH,光生空穴(h+)无法直接将吸附在Cu2O表面的OH-氧化成·OH。

化学镀铜法制备纳米Cu-Al_2O_3复合粉体的研究

采用化学镀方法在超声波辐照下对10～20nm的Al2O3粉末进行化学镀铜,并探讨了镀液组成及工艺条件对纳米Al2O3粉末化学镀铜的影响,利用X射线衍射判断其成分组成,用TEM观察镀覆结果.结果表明:引入超声波并调整镀液组成和工艺条件可以实现室温的纳米Al2O3粉末化学镀铜,使化学镀铜在低温下保持了镀液的稳定性,同时对纳米粉末进行有效的分散;以EDTA-2Na为络合剂,并加入亚铁氰化钾和2-2'联吡碇作为稳定剂,可以有效地消除或减少复合粉末中的Cu2O.通过改变低温超声波化学镀铜时的镀液组成和装载量,可以一次镀覆得到铜含量为5%～90%的Cu-Al2O3复合粉末.

ZnO纳米管有序阵列与Cu_2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究

采用电化学方法在铟锡氧化物（ITO）导电玻璃基底上制备了高度有序的ZnO纳米管阵列，然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O纳米晶颗粒，获得了一维有序Cu2O／ZnO核壳式纳米阵列结构，通过控制Cu2O纳米晶的沉积电量得到不同厚度的Cu2O壳层，并对该核壳式纳米阵列的形貌和结构进行了分析．以Cu2O／ZnO一维核壳式纳米阵列结构为光电极组装全固态纳米结构太阳电池，研究了Cu2O壳层厚度对光电极光吸收性能、光电性能以及组装电池光伏性能的影响，优化了电池中对电极材料的喷金厚度．结果表明，以Cu2O沉积电量为1．5C的Cu20／ZnO为光活性层，以4mA电流下真空镀金20～25min的铜基底为对电极组装的简易太阳电池最高可获得0．013％的光电转换效率．

纳米Cu_2O/珍珠贝壳复合光催化材料的制备及其在有机染料处理中的应用(英文)

将珍珠贝壳废弃物活化并作为载体,应用原位水解法制备出Cu2O/珍珠贝壳复合材料.运用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、紫外-可见漫反射吸收光谱对复合材料进行表征.用活性大红染料B-3G水溶液作为模拟废水评价复合材料在可见光下的催化性能.结果表明,负载的Cu2O呈椭球形,理论平均粒径为16.8nm.复合材料对紫外和可见光谱均有吸收.相对纯Cu2O而言,纳米Cu2O/珍珠贝壳复合材料在催化有机染料降解脱色实验中具有更高的活性,在适宜的环境条件下(pH为6.0～12.0,反应时间为90min,B-3G初始浓度≤220mg/L),催化B-3G降解脱色率达98%,催化反应过程符合伪一级反应动力学模型.此外,傅里叶变换红外光谱研究表明,纳米Cu2O/珍珠贝壳复合材料的形成源于Cu2O和CaO间的结合并发生相互作用.

纳米Cu_2O花的制备及其光学性质研究

以Cu(CH3COO)2.H2O为原料,CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)和NaOH为添加剂,NaBH4为还原剂,通过液相法在低温(60℃)的条件下分步合成了纳米Cu2O花。采用XRD、SEM、TEM和紫外–可见吸收光谱分析等手段对纳米Cu2O花进行了表征。结果表明,纳米Cu2O花的生长过程符合成核–溶解–再结晶的机制。对照实验发现,NaOH和CTMAB的浓度对最终纳米花的形成起了关键性的作用。