铜基微/纳米材料的可控合成、表征及其性能研究

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过去的几十年,人们对铜基微/纳米材料的研究产生了浓厚的兴趣。其中,CuO和CuS作为两种重要的铜基半导体微纳米材料已经引起了人们广泛的研究。因为它们在众多领域都能表现出优越的性能,比如太阳能电池和锂离子电池,传感器,光催化剂等。此外,CuO和CuS在芳香族硝基化合物的选择性催化还原方面,也能表现出优越的催化活性。本论文旨在设计一种简单、方便、节能的湿化学反应路线来合成多层次结构的CuO和CuS微、纳米材料。产物的相和形貌由X-射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(HR/TEM)、扫描电子显微镜(SEM)进行了表征。论文的主要研究内容如下:  1.在室温的条件下,以Cu(NO3)2和K2CO3为反应物,水作为反应介质,快速搅拌1h成功的制备了蓝色絮状沉淀。接着将其在室温下静置24h,蓝色絮状物会全部转换成绿色沉淀。然后,对绿色沉淀分别进行煅烧和热的碱液处理成功的获得了两种不同形貌的CuO微、纳米结构。此外,对所获得的两种形貌的CuO微结构催化还原对硝基苯酚性能进行了比较。同时,所获得CuO花状结构对高氯酸铵热分解展现出很强的催化活性。  2.在室温条件下,将所制备的Cu2(OH)2CO3微结构加入到Na2S水溶液中,搅拌15分钟成功的制备了CuS微结构。并且对所获的CuS微结构与Cu2(OH)2CO3微结构的形貌进行比较。此外,文中还系统的探讨CuS微结构的形成机理。进一步的性能研究实验表明,在过量的NaBH4水溶液中,所获得的CuS微结构对4-硝基苯酚展现出非常优越的催化活性。  3.通过一种温和的三步法成功制备了硫化铜微纳米结构。首先,以CuSO4·5H2O和尿素为反应物,通过水热法,在110℃下反应2h成功的获得了绿色前驱体。然后,将所得的前驱体加入到碱液中进行转换腐蚀成特殊结构的Cu(OH)2微/纳米结构材料。最后,再将Cu(OH)2材料加入到硫源中转换成类似形貌的CuS微、纳米结构材料。进一步的性能研究实验表明,在过量的NaBH4水溶液中,所获得的CuS微结构对4-硝基苯酚展现出非常优越的催化活性。
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