納米材料具有較大的比表面積,表現(xiàn)出與塊體材料不同的性質(zhì)。通過實(shí)驗(yàn)證明氫負(fù)載的硅納米線能夠加速銅氧化過程。這一過程可以用表面摻雜效應(yīng)進(jìn)行解釋。這種由于尺寸的減小引起化學(xué)性質(zhì)改變的現(xiàn)象——表面摻雜,有望能夠在化學(xué)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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圖2 硅納米線的掃描電子顯微鏡圖片

硅納米線采用氧化物輔助法合成,它的掃描電子顯微鏡圖片如圖2所示,是均勻的線狀形貌。通過光學(xué)照片可以直觀觀察幾個實(shí)驗(yàn)的不同變化。圖1中的6個試樣都是平放在實(shí)驗(yàn)桌上的。圖1(a)為土黃色,這是硅納米線的顏色,由于硅納米線的密度比較小,所以它在銅粉的上面,看不到下面銅的紅顏色;而圖1(....

圖3 硅納米線、銅粉和實(shí)驗(yàn)1產(chǎn)物的X射線粉末衍射圖

在實(shí)驗(yàn)1中,當(dāng)加入氫氟酸后,硅納米線外層的氧化硅被迅速除去,并使硅表面帶上氫原子,表面負(fù)載氫的硅納米線具有較大的比表面積,存在大量的缺陷位點(diǎn)和懸空鍵。這些缺陷和懸空鍵能夠與空氣中的水分子和氧氣分子結(jié)合。水分子和氧氣分子能夠奪取硅納米線導(dǎo)帶(conductionband,CB)....

圖1 銅粉氧化實(shí)驗(yàn)1-3的光學(xué)照片:(a)硅納米線、微米銅粉和

設(shè)計3次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)1是將硅納米線(5mg),微米銅粉(50mg)和少量的水混合攪拌,放置于一聚氯乙烯塑料管中。銅粉較重,迅速沉于底部。表面被均勻分散的土黃色硅納米線懸浮液覆蓋(圖1(a))。然后加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氟酸,再利用磁力攪拌器攪拌1min。懸浮液顏色由....

圖4 硅納米線加速銅氧化過程的機(jī)理示意圖

圖3硅納米線、銅粉和實(shí)驗(yàn)1產(chǎn)物的X射線粉末衍射圖從電化學(xué)方面考慮,氫負(fù)載的硅納米線的導(dǎo)帶和價帶值相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極分別為-0.42V和0.70V。O2/O2H-的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為0.338V,氫負(fù)載的硅納米線的導(dǎo)帶和O2/O2H-標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的差值為0.758V,因此O2能....

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