CuO纳米片原位修饰TiO_(2)复合电极材料的制备及其性能

为研究水热反应时间和干燥时间对CuO纳米片阵列微观形貌的影响,以微弧氧化—水热合成法在Ti箔表面原位生长CuO纳米片修饰的TiO_(2)复合膜层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪观察分析CuO纳米片的微观形貌以及复合膜层的物相组成,并对其进行循环伏安测试、交流阻抗测试以及充放电性能测试。结果表明:随着水热反应时间的增加,CuO纳米片阵列从整齐均匀逐渐出现异向生长,直至纳米片阵列被破坏;随着真空干燥时间的增加,TiO_(2)表面形成均匀的CuO纳米片阵列,但真空干燥时间过长会使纳米片阵列遭到破坏;在水热反应5 min,真空干燥2 h时,获得大小均匀、形貌规则的CuO纳米片。在500 mA/g电流密度下,TiO_(2)/CuO电极放电比容量为430.60 mA·h/g,相较TiO_(2)电极提高了52%,100次循环后TiO_(2)/CuO电极和TiO_(2)电极的容量保持率分别为88.45%、77.17%,这表明原位生成CuO纳米阵列明显提高了TiO_(2)电极的循环稳定性。

液相法合成分等级CuO纳米片

在溶液的pH值接近中性(7.5)、环境温度接近室温(30℃)的条件下,利用液相法合成了分等级CuO纳米片.用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对CuO纳米片进行了表征,结果显示:合成的CuO纳米片由无数小纳米级粒子组成.合成过程中,间断地用SEM进行检测,研究了CuO纳米片的形成机制.利用UV-vis光谱分析法估计纳米片的能带隙,结果显示:计算的带隙为1.94 eV.这种结构对于气体传感器、锂离子电极材料、场发射装置以及太阳能电池的制造等具有重要意义.

介绍一个材料化学专业综合化学实验-CuO纳米片的合成、表征及储锂性能

本文介绍了一个材料化学专业综合化学实验-CuO纳米片的合成、表征及储锂性能。该实验包括有机合成、无机材料合成、材料结构及性能表征等方面,可以使学生了解离子液体的含义,离子液体的合成方法和纳米材料的基本知识,掌握离子液体辅助水热法合成纳米材料的原理和方法,掌握分析纳米材料物质结构和形貌的表征方法和测试电极电化学性能的方法,从而拓展材料化学专业学生在材料前沿领域的专业知识,并培养学生的实验技能、创新能力和分析问题能力。

Ag修饰CuO纳米片的湿敏特性研究

贵金属负载金属氧化物的湿敏特性一直是近年来研究的热点,本论文采用低温液相法制备CuO纳米片,再以湿化学还原的方法得到了Ag修饰的CuO纳米片复合材料。通过改变前驱体溶液AgNO3的浓度实现对Ag/CuO纳米片复合体系中Ag含量的优化,进而获得最佳湿敏特性的湿敏元件。结果表明,负载Ag后,湿敏元件表现出优良的湿敏特性,当AgNO3的浓度为4 mM时,该湿敏元件达到最佳的感湿性能。在5% RH到95% RH的范围内,复阻抗变化高达4个量级,灵敏度达到1.5 ×104,响应时间为35 s,恢复时间为63 s,湿滞为0.39%,明显高于纯CuO纳米片的湿敏特性。

离子液体中CuO自组装纳米片的可控合成

以CuCl2.2H2O和NaOH为原料,离子液体-水混合溶剂为介质,采用溶剂热反应法制备了二维CuO纳米片。在反应过程中,离子液体发挥模板剂的作用,实现了CuO纳米片自组装合成;并且通过反应温度、表面活性剂及1,3-咪唑基离子液体阴离子的改变,实现了CuO纳米晶体形貌的可控合成,讨论了CuO纳米片的形成机理。用XRD、FESEM和TEM/SAED对CuO纳米晶体进行了结构和形貌表征;用FTIR和TG/DSC证实了离子液体修饰在CuO纳米片的表面,从而有效地阻止了CuO纳米片的团聚。离子液体在反应中发挥了助溶剂、模板剂和修饰剂的三重作用。

片层纺锤形纳米CuO的制备及性能研究

室温下,以高纯铜片为阳极,石墨棒为阴极,聚乙二醇为分散剂,电解液pH=10的缓冲溶液,设定初始电压12 V.电解后,微波分解,制备了由片层组成的纺锤形纳米CuO(简称片层纺锤形纳米CuO).扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等表征样品的形貌、微观结构及其成分,循环伏安和计时电流法研究了该纳米CuO对H2O2氧化的催化作用.结果表明:所得产物是纯的单斜片层纺锤形CuO纳米晶,对H2O2的电化学检测具有较高的灵敏度,线性范围1.0μmol.L-1～1.0 mmol.L-1,检出限0.5μmol.L-1.

GOCuO纳米复合结构的制备及场发射特性

采用简便的溶剂热法制备垂直取向的氧化铜(CuO)纳米片阵列膜,然后将氧化石墨烯(GO)溶胶旋涂于CuO薄膜表面,形成由CuO纳米片顶端支撑的GO/CuO纳米复合结构.场发射实验结果显示,与纯的CuO纳米片相比,GO/CuO纳米复合结构的开启电场从2.4V·μm^(-1)降至1.7V·μm^(-1),电流密度增大,发射稳定性也明显提高.实验结果表明,样品场发射性能的显著增强应源于CuO纳米片的垂直取向、超薄的刃状边缘以及GO的褶皱和凸起协同形成更多有效的场发射位点.该纳米复合结构制备方法简便,高效经济,在场发射高亮电子源以及其它真空纳米电子器件中具有潜在的应用价值.

分层结构的CuO纳米阵列的合成及其作为高效电催化剂用于氧析出反应

CuO具有成本低、含量丰富、无毒、形貌多变等优点,在能量储存及催化等多个领域具有广阔的应用前景.本文采用常规电压脉冲法,在导电基底泡沫铜上制备了具有分层结构的CuO纳米片,该材料具有表面积大、活性位点多、多孔等结构优势,在水氧化电催化中表现出较高活性.

以阳极氧化铝模板为基底水热法合成纳米氧化铜

本文将阳极氧化铝(AAO)模板与水热法相结合,在150℃的条件下,以AAO模板为衬底制备了CuO纳米片及片状CuO晶体网络结构。反应过程中不需要添加任何辅助试剂,硫酸铜氨分解成氧化铜,并在阳极氧化铝模板上生成氧化铜纳米片及氧化铜纳米片网状结构。用SEM、XRD对制备的纳米CuO进行了形貌表征和结构分析,初步探讨了CuO纳米片网状结构的形成机理。

耦合氨氧化和水还原反应实现电化学共合成硝酸盐和氢气

硝酸(HNO_(3))是一种重要的含氮化学品,在肥料、火药及炸药等制造领域有广泛的应用,全球年产量高达5000万公吨.传统的硝酸生产主要通过Ostwald工艺,该工艺需要高温(600-800°C)和高压(4-10 bar)条件,并使用贵金属催化剂(如Pt-Rh合金网),先通过逐步催化氧化Haber-Bosch法制得氨,再进一步生成硝酸和水.该方法能耗高,对化石燃料依赖性强,且会排放温室气体CO_(2).因此,探索在温和条件下高效、环保和可持续地制备硝酸方法具有重要意义.本文设计了一种新型的电化学氨氧化和水还原反应耦合体系,可同时电化学合成硝酸盐和氢气.通过电化学氧化方法原位实现了Cu原子和O原子的可控重组,在不同条件下合成出以Cu_(2)O为主的Cu-OX-PBS催化剂和以Cu O为主的Cu-OX-KOH纳米片阵列催化剂.对比两种催化剂催化氨氧化反应性能发现,CuO是将氨转化为NO_(3)^(–)的主要活性位点.在使用Cu-OX-KOH催化剂进行氨氧化反应时,通过调控氨氧化电位策略可实现八电子转移过程中氨到NO_(3)^(–)的转化.Cu-OX-KOH纳米片阵列催化剂在1.5 Vvs.RHE下合成NOx–的法拉第效率高达98.7%,并且最高产率达到121.0±5.4μmol h^(-1)cm^(-2)(2.1 V vs.RHE);同时,在阴极端连续产生H2时具有97.7%的法拉第效率(1.8 V vs.RHE),从而实现了硝酸盐和氢气的同时高效合成.此外,在经108 h稳定性测试后,该反应体系可收集到0.2 molL–1NOx–产物,且反应后催化剂形貌未发生改变,表明CuO纳米片阵列催化剂具有较高的稳定性和实际应用潜力.通过监测反应体系中NH_(3),NO_(2)^(–),NO_(3)^(–)三种物质随时间的变化情况,考察了氨氧化电合成NO_(3)^(–)的反应过程.结果表明,NO_(2)^(–)是氨氧化到NO_(3)^(–)反应过程中的重要中间体,并且随着反应进行,NO_(2)^(–)最终转化为NO_(3)^(–).为进一步分析反应机理,利用原位红外技术检测重要中间体*NH_(2),*NH,*NO和NO_(2)等的形成,并通过密度泛函理论验证了在CuO催化作用下氨氧化到NO_(3)^(–)是一个逐级脱氢加氧的过程,进而推测出氨氧化到NO_(3)^(–)的八电子反应路径并分析了实验过程中NO_(2)^(–)中间体生成的可能原因.综上所述,本文将氨氧化与电解水巧妙地耦合电化学共合成硝酸盐和氢气,为在温和条件下利用可再生能源实现氨与水共活化及高效转化提供了新思路,并为现场原位生成硝酸和氢气提供了参考.

基于丝网印刷的花状CuO和CuO-MWCNTs修饰银插指电极的非酶葡萄糖传感器

通过实验制得纳米CuO片和CuO-MWCNTs复合物,通过丝网印刷的方式印制在银插值电极上,制得两种非酶葡萄糖传感器。CuO和CuOM WCNTs通过SEM,TEM和XRD进行表征。通过循环伏安法（CV）和计时电流法（I-t）得出CuO-MWCNTs修饰的电极比CuO修饰的电极对葡萄糖表现出更高的电化学活性,并且具备高灵敏度（1211A mmol/L·cm-2）,快速响应时间（3s）,低检出限（3 nmol/L）和宽线性区间（4-11.5 mmol/L）等优点。制得的传感器能够有效的抵抗尿酸（UA）、多巴胺（DA）、抗坏血酸（AA）、Na Cl、果糖、麦芽糖等物质的干扰。通过人体血清样本的检测,该传感器能够适用于实际应用中血糖的检测。