【摘要】：銅基納米材料因其具有特殊的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),在催化、傳感的領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛能。本論文采用簡單的低溫液相合成法,成功地制備了一系列的不同維數(shù)的氧化銅納米材料和具有高活性的銅納米材料。探索了葉片狀和海膽狀氧化銅納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理,研究了高活性銅納米粒子的制備方法與性能,對合成的眾多銅基材料進(jìn)行了電化學(xué)測試。具體工作可以分為三個(gè)部分。一、在40℃的溫度下,以Cu(CH3COO)2為銅源,NaOH溶液為堿源,通過控制Na3PO4的引入量,成功地合成了葉片狀和海膽狀的CuO納米材料。通過對Na3PO4用量加入順序、反應(yīng)時(shí)間等合成條件的考察,結(jié)合XRD、SEM、HR-TEM等測試結(jié)果,深入研究了葉片狀和高度組裝的海膽狀CuO納米材料的形成機(jī)理。研究結(jié)果表明:隨著Na3PO4的投入量增加,CuO納米材料的組裝程度增加。在CuO成核初期,PO43-與CuO晶面上的O2-結(jié)合,起到抑制晶面生長的作用。由于CuO每個(gè)晶面所暴露的O2-密度不一樣,每個(gè)晶面吸附的PO43-數(shù)目不同,使得不同晶面的生長程度不同,最終形成由納米棒組裝的海膽狀CuO納米材料。對不同形貌的CuO納米材料的電化學(xué)性能研究表明,在檢測環(huán)境為0.1 mol·dm-3KOH溶液中,檢測電位-0.1～0.4V(vs.Hg/HGO)的條件下,電流密度為1A·g-1時(shí),組裝程度最高的海膽狀CuO材料修飾后的電極比電容最高,為171.1 F·g-1。說明組裝程度越高,CuO納米材料的電化學(xué)性能越優(yōu)異。二、在60 ℃的水浴中,以Cu(CH3COO)2為銅源,以NaOH溶液為堿源,向溶液中引入NaBr,并調(diào)節(jié)NaBr的用量,成功制備了帶狀CuO納米材料。通過考察NaOH溶液的加入方式、反應(yīng)時(shí)間和NaBr的用量等合成條件對反應(yīng)形貌的影響,研究了 Br-在帶狀CuO納米材料形成過程中的作用。研究結(jié)果表明,中間體Cu2(OH)3Br的形成有利于新形貌的形成,通過加熱分解制備氧化銅。三、在80 ℃水浴條件下,以CuSO4為銅源,NaH2PO2為還原劑,用不同的小分子有機(jī)酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2～3,合成了具有高活性的Cu納米粒子。小分子有機(jī)酸不僅起到調(diào)節(jié)pH的作用,還起到提高材料存儲(chǔ)穩(wěn)定性的作用。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件,結(jié)合SEM、FR-IT、TG-DTA等測試,研究了經(jīng)小分子有機(jī)酸修飾過的Cu納米材料的活性、存儲(chǔ)穩(wěn)定性,并對相關(guān)原理進(jìn)行了深入分析。將經(jīng)不同有機(jī)小分子修飾的Cu納米材料應(yīng)用于葡萄糖無酶傳感器中,在0.10 mol·L-1 NaOH溶液中,測試電壓0.6V,用0.05mol·L-1葡萄糖以規(guī)則的時(shí)間間隔注入,經(jīng)不同類型的有機(jī)酸修飾的Cu材料對葡萄糖的催化性能表現(xiàn)出差異。并且每種Cu材料均表現(xiàn)出兩條檢測曲線。經(jīng)賴氨酸修飾的Cu納米材料對葡萄糖的檢測靈敏度為253μA·mM-1·cm-2。
[Abstract]:Because of its special physical and chemical properties, copper based nanomaterials have great application potential in the field of catalysis and sensing. In this paper, a series of copper oxide nanomaterials with different dimensions and high activity copper nanomaterials were successfully prepared by a simple low temperature liquid phase synthesis method. The growth mechanism of copper oxide nanostructures in leaf and sea urchin shape was investigated. The preparation methods and properties of highly active copper nanoparticles were studied. Electrochemical tests were carried out on many copper based materials. The specific work can be divided into three parts. Firstly, at 40 鈩，

本文編號：2411480