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空心结构材料由于其特殊的结构,在物理、化学以及光学方面表现出了一些特殊的性能,被广泛应用于催化、光电以及生物医药等领域。超细空心铜及空心硫化铜颗粒更是因为其独特的物理、化学性质,使得它们的制备和性能研究引起了人们的极大兴趣。针对空心结构材料这一研究热点,本文对Cu和CuS空心球的制备及其光催化性能进行了探索性研究。分别采用两步液相还原法和微乳法制备了粒度均匀的超细空心Cu球和CuS空心球,并对这两种空心结构粉体的光催化性能进行了初步研究,主要研究内容和结论如下:(1)采用两步液相还原法成功地制备了具有空心结构的超细空心Cu球。实验中用硫酸铜作为铜源,首先通过葡萄糖预还原出超细Cu2O球。然后以Cu2O球为模板,烯丙基硫脲为络合剂,用水合肼还原出平均粒径约为400nm、粒度分布均匀的超细空心Cu球。(2)对葡萄糖预还原工艺、水合肼还原工艺进行了研究,得到以下结论:1)两步液相还原法与直接还原法相比,可明显改善最终还原产物铜粉的粒径大小与分布的均匀性;2)葡萄糖预处理工艺中,反应溶液的混合温度、氢氧化钠溶液的浓度以及葡萄糖溶液的浓度等因素对制备Cu2O前驱体的形貌和粒径分布影响较大。预还原最佳工艺条件为:反应溶液混合温度为30℃,硫酸铜溶液浓度为1mol/L,氢氧化钠溶液的浓度为3mol/L,葡萄糖溶液的浓度为2.5mol/L;3)在水合肼还原空心铜粉的工艺中,烯丙基硫脲作为络合剂加入到反应体系中,是整个反应的关键,其最佳加入量为3mL(浓度为1g/L)。(3)超细空心铜球制备的机理研究表明,在水合肼还原前驱体Cu2O球的过程中,烯丙基硫脲可以与Cu(I)形成络合离子[Cux(ATU)y]n+。当烯丙基硫脲足量时,这些络合离子会在前驱体表面形成一层保护层,使Cu2O球形结构得以保持,少量Cu+游离在前驱体表面并被水合肼还原成金属铜,在随后的过程中,内部的Cu2O慢慢被分解并还原,沉积到前驱体的表面,最终形成具有空心结构的铜球。(4)本文对微乳两相法制备CuS空心球的反应条件以及空心球的形成机理进行了研究。结果表明:在微乳两相体系中以微乳液滴为模板,在油水界面发生反应,制备出了具有空心结构的CuS球。通过调节反应温度及环烷酸铜的加入量,可以控制界面反应速度,确保CuS晶粒在界面的生长速度,形成完整的空心结构;在0.5~1.0mL范围内调节油相的加入量,可制备出粒径范围为110nm~280nm的CuS空心球。(5)对所制备的超细Cu及CuS空心结构进行光催化性能研究发现,在氙灯光源照射下,空心结构的Cu及CuS对催化H2O2氧化分解亚甲基蓝染料均具有良好的光催化活性,经60分钟对亚甲基蓝的降解都能达到90%以上。本文分别利用两步还原法和微乳法制备了超细Cu和CuS空心球。通过对相关工艺的研究,基本掌握了控制空心结构形成的方法和关键影响因素,为制备空心结构的粒子提供了参考。