隨著納米科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,高效、節(jié)能、環(huán)保和實(shí)用的納米合成技術(shù),成為了現(xiàn)在科學(xué)研究的主題。相對(duì)于傳統(tǒng)的塊體半導(dǎo)體材料而言,金屬氧化物及金屬-氧化物半導(dǎo)體納米材料由于具有獨(dú)特的光電轉(zhuǎn)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(dǎo)體納米材料更多的表面活性位點(diǎn),更小的粒子尺寸以及更大的比表面積等更加優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特性。同時(shí),在半導(dǎo)體納米材料的的制備過程當(dāng)中,由于樣品的形貌和結(jié)構(gòu)之間的差異,使得樣品的性能將會(huì)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(jié)合起來形成異質(zhì)結(jié),不僅僅能夠增加原有結(jié)構(gòu)的性能,還能夠充分的使得原有資源利用最大化。目前,對(duì)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(jié)構(gòu)或者異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),能有效地控制半導(dǎo)體中電子與空穴對(duì)的復(fù)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(dǎo)體核殼結(jié)構(gòu)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(fù)合半導(dǎo)體納米材料,對(duì)不同成分復(fù)合半導(dǎo)體納米材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征,并且對(duì)產(chǎn)物形成機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。本論文主要的研究?jī)?nèi)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(jié)構(gòu)等微納米顆粒。同時(shí)考察了銅源、反應(yīng)時(shí)間、多元醇類型和活性劑(PVP)對(duì)氧化亞銅微納米材料形貌的影響,并且對(duì)產(chǎn)物形成機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。通過對(duì)所得產(chǎn)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(qiáng)吸收峰在500nm左右,然而,立方塊的氧化亞銅的吸收峰最強(qiáng)在300nm左右,還有一個(gè)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(dǎo)體復(fù)合材料提供了重要的參考價(jià)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(jié)構(gòu)和異質(zhì)結(jié)復(fù)合半導(dǎo)體納米材料。并且初步探究了Au/Ag-Cu_2O組成的復(fù)合半導(dǎo)體納米材料催化還原4-硝基苯酚的性能。結(jié)果表明,在室溫和溫度增加至40°C時(shí),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(dāng)溫度升至40°C時(shí)該復(fù)合半導(dǎo)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(shí)達(dá)到最強(qiáng)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(jiǎn)單的溶劑熱方法,以氧化亞銅納米結(jié)構(gòu)為模板,快速制備得到Cu_20-Cu_(2-X)Y(S/Se/Te)核殼復(fù)合納米材料。在溫度不變的條件下與VIA族化合物反應(yīng),成功制備了不同組分的空心結(jié)構(gòu)Cu_(7.2)S_4,CuSe和Cu_2O-Cu_(2-x)Y(Y=S,Se,Te)復(fù)合半導(dǎo)體納米材料。結(jié)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(jié)構(gòu)。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(qiáng)的吸收,同時(shí),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(qiáng)。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

圖1.5半導(dǎo)體納米材料光催化機(jī)制示意圖[50]催化是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程，主要分為以下三個(gè)步驟：1、光生載光生載流子的遷移和俘獲；3、表面化學(xué)反應(yīng)，各個(gè)過程的反應(yīng)時(shí)間很短。程的量子效率主要受兩個(gè)方面的影響：①光生電子-空穴的俘獲和復(fù)合的競(jìng)荷遷移與俘獲載流子的復(fù)合之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。因此，對(duì)于比較穩(wěn)定的光催化遲或者阻止光生載流子的復(fù)合，增加界面電子和空穴對(duì)的遷移能夠提高該光效率[50-51]。 半導(dǎo)體光催化的應(yīng)用導(dǎo)體納米材料的光催化應(yīng)用十分廣泛，而且受到了全世界相關(guān)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(chǎn)氫和抗菌等[56導(dǎo)體納米材料的光催化性能研究，已經(jīng)廣泛的運(yùn)用于商業(yè)化的生產(chǎn)，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?jī)?nèi)容

溶液的顏色由開始的淡藍(lán)色逐漸變?yōu)樯罹G色，最后變成橙黃色。所得產(chǎn)物最后離心過濾，用無水乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，得到橙黃色產(chǎn)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(jié)構(gòu)、立方塊、微球的合成過程與空心球類似，具體的實(shí)驗(yàn)條件及產(chǎn)物見表 1。表 1 氧化亞銅微納米結(jié)構(gòu)在不同條件下的不同形態(tài)編號(hào) 銅源前驅(qū)物 溶劑 時(shí)間（min） 產(chǎn)物 產(chǎn)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(chǎn)物的電子顯微鏡圖譜（FESEM、TEM下，如圖 2-3a 顯示產(chǎn)物形貌為規(guī)則的球狀，形貌均一，尺寸分圖，由圖可知產(chǎn)物球狀直徑在 216nm 納米左右，表面粗糙。圖圖可以得知該產(chǎn)物為空心納米球。圖 2.3d 是產(chǎn)物的 HRTEM 圖面間距 0.244nm,0.215nm,0.172nm 對(duì)應(yīng)晶面分別為（111），（2得產(chǎn)物為多晶氧化亞銅納米材料。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2869756