隨著納米科學技術的不斷發(fā)展和進步,高效、節(jié)能、環(huán)保和實用的納米合成技術,成為了現在科學研究的主題。相對于傳統(tǒng)的塊體半導體材料而言,金屬氧化物及金屬-氧化物半導體納米材料由于具有獨特的光電轉換特性、氣敏特性和光催化特性等,使得具有比傳統(tǒng)塊體半導體納米材料更多的表面活性位點,更小的粒子尺寸以及更大的比表面積等更加優(yōu)異的結構特性。同時,在半導體納米材料的的制備過程當中,由于樣品的形貌和結構之間的差異,使得樣品的性能將會受到很大的影響。所以,將性能優(yōu)異的氧化物與其他化合物或者貴金屬元素相結合起來形成異質結,不僅僅能夠增加原有結構的性能,還能夠充分的使得原有資源利用最大化。目前,對納米材料的制備更傾向于利用其他化合物或者貴金屬修飾得到核殼結構或者異質結結構,能有效地控制半導體中電子與空穴對的復合,從而提高其催化效率。本文中主要利用溶劑熱法,快速、高效的合成了不同形貌的氧化亞銅微納米材料,并且以Cu_2O為模板,貴金屬修飾合成得到Au-Cu_2O、Ag-Cu_2O等常見的新型半導體核殼結構的納米材料以及利用其它硫族化合物合成得到Cu_20-Cu_(2-X)Y(S/Se/Te)復合半導體納米材料,對不同成分復合半導體納米材料的結構和形貌進行了表征,并且對產物形成機理進行了初步的探討。本論文主要的研究內容如下:(1)采用多元醇還原法,快速制備了形貌均一的氧化亞銅立方體、微球、空心球、核殼結構等微納米顆粒。同時考察了銅源、反應時間、多元醇類型和活性劑(PVP)對氧化亞銅微納米材料形貌的影響,并且對產物形成機理進行了初步的探討。通過對所得產物的固體紫外-可見-近紅外吸收光譜的表征得出氧化亞銅納米球的最強吸收峰在500nm左右,然而,立方塊的氧化亞銅的吸收峰最強在300nm左右,還有一個較寬的吸收峰在450nm左右,為下一步制備具有高效催化活性的氧化亞銅基半導體復合材料提供了重要的參考價值。(2)以乙酰丙酮銅作為銅源,四水氯金酸,硝酸銀和乙酸銀提供金源和銀源,三乙二醇作為溶劑,通過多元醇還原法,在180°C的溫度下快速合成了大小一致、形貌均一的金、銀修飾氧化亞銅核殼結構和異質結復合半導體納米材料。并且初步探究了Au/Ag-Cu_2O組成的復合半導體納米材料催化還原4-硝基苯酚的性能。結果表明,在室溫和溫度增加至40°C時,4-硝基苯酚均能夠被催化還原,在室溫下,相同濃度的配比下所有催化劑在10min或10min以上才能完全催化還原4-硝基苯酚。但是,當溫度升至40°C時該復合半導體納米材料中Au-Cu_2O、Cu_2O-Au、Ag-Cu_2O和Cu_2O-Ag的催化性能均提高,并且Au-Cu_2O在40°C時達到最強的催化性能,在3分鐘里面能夠快速還原濃度為0.12mmol·L~(-1)的4-硝基苯酚。(3)采用簡單的溶劑熱方法,以氧化亞銅納米結構為模板,快速制備得到Cu_20-Cu_(2-X)Y(S/Se/Te)核殼復合納米材料。在溫度不變的條件下與VIA族化合物反應,成功制備了不同組分的空心結構Cu_(7.2)S_4,CuSe和Cu_2O-Cu_(2-x)Y(Y=S,Se,Te)復合半導體納米材料。結果表明,過量的VIA族化合物可以得到均一的Cu_(7.2)S_4,CuSe和Cu_2O-Cu_(2-x)Y(Y=S,Se,Te)空心立方塊結構。該材料的固體紫外-可見-近紅外吸收光譜表明在可見光和近紅外光有較強的吸收,同時,隨著Y源摩爾量(Y=S,Se,Te源)的增加,在近紅外光范圍的吸收峰逐漸增強。
【學位單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

圖1.5半導體納米材料光催化機制示意圖[50]催化是一個非常復雜的物理化學過程，主要分為以下三個步驟：1、光生載光生載流子的遷移和俘獲；3、表面化學反應，各個過程的反應時間很短。程的量子效率主要受兩個方面的影響：①光生電子-空穴的俘獲和復合的競荷遷移與俘獲載流子的復合之間的競爭關系。因此，對于比較穩(wěn)定的光催化遲或者阻止光生載流子的復合，增加界面電子和空穴對的遷移能夠提高該光效率[50-51]。 半導體光催化的應用導體納米材料的光催化應用十分廣泛，而且受到了全世界相關研究者的普遍氣凈化[52]、太陽能電池[53]、廢水處理[54]、污水凈化[55]、光解產氫和抗菌等[56導體納米材料的光催化性能研究，已經廣泛的運用于商業(yè)化的生產，比如在氣的凈化方面，表面玻璃的自潔等方面[57]。論文的研究意義及主要研究內容

溶液的顏色由開始的淡藍色逐漸變?yōu)樯罹G色，最后變成橙黃色。所得產物最后離心過濾，用無水乙醇和去離子水洗滌數次，得到橙黃色產物干燥備用。圖2.1 氧化亞銅不同形貌制備示意圖氧化亞銅核殼結構、立方塊、微球的合成過程與空心球類似，具體的實驗條件及產物見表 1。表 1 氧化亞銅微納米結構在不同條件下的不同形態(tài)編號 銅源前驅物 溶劑 時間（min） 產物 產物形貌1Cu(NO3)2 3H2OEG 30，35 Cu2O,Cu 納米球DEG 20，60 Cu2O 空心納米球TrEG 60 Cu2O 核殼納米球TEG 60 Cu2O 納米球2(CH3COO)2Cu H2OEG 10，12 Cu2O,Cu 立方體，納米球DEG 60 Cu2O 立方體，納米球TrEG 60 Cu2O 微球TEG 60 Cu2O 立方體，微球3C10H14CuO4EG 12

圖2.2 氧化亞銅空心球的XRD衍射譜圖的是氧化亞銅空心納米球產物的電子顯微鏡圖譜（FESEM、TEM下，如圖 2-3a 顯示產物形貌為規(guī)則的球狀，形貌均一，尺寸分圖，由圖可知產物球狀直徑在 216nm 納米左右，表面粗糙。圖圖可以得知該產物為空心納米球。圖 2.3d 是產物的 HRTEM 圖面間距 0.244nm,0.215nm,0.172nm 對應晶面分別為（111），（2得產物為多晶氧化亞銅納米材料。
【參考文獻】

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1 孫都;殷鵬剛;郭林;;納米多級結構棗核型多孔氧化亞銅的合成及拉曼性質[J];物理化學學報;2011年06期

2 梁科;;全固態(tài)薄膜鋰電池及其陰極薄膜材料制備技術[J];中國高新技術企業(yè);2010年12期

3 陳金毅;張靜;張文蓉;陳茂榮;李宛怡;李念;;納米Cu_2O可見光催化降解有機污染物的研究進展[J];五邑大學學報(自然科學版);2009年03期

4 沈成靈;李原芳;祁文靜;黃承志;;氧化亞銅納米微粒與金黃色葡萄球菌的相互作用[J];中國科學(B輯:化學);2008年12期

5 何陵輝;;小尺寸固體變形中的表面效應[J];中國科學技術大學學報;2007年10期

6 石秋杰;劉寧;梁義;;MgO負載Cu_2O催化劑的制備及其催化環(huán)己醇脫氫[J];催化學報;2007年01期

7 魏明真;倫寧;馬西騁;溫樹林;;溶劑熱法制備銅與氧化亞銅納米晶[J];無機鹽工業(yè);2007年01期

8 朱俊武;王艷萍;張莉莉;楊緒杰;陸路德;汪信;;乙二醇體系中納米Cu_2O的制備及其性能研究[J];材料科學與工程學報;2006年02期

9 劉明輝;張麗莎;賈志勇;唐一文;余穎;;化學浴沉積法制備納米氧化亞銅薄膜[J];華中師范大學學報(自然科學版);2006年01期

10 張煒,許小青,郭承育,郭幼敬,張素珍;低溫固相法制備Cu_2O納米晶[J];青海師范大學學報(自然科學版);2004年03期

本文編號：2869756