特殊结构铜系单质及复合物纳米材料的液相制备与理论研究

论文摘要

我们从简单Cu纳米粒子入手,系统的研究了包括Cu单质、Cu及其氧化物复合物、二元金属复合物等多个体系的简单液相合成及相应的反应机理。在室温还原制备Cu单质的反应中,通过采用引入痕量Ni以稳定Cu的方法制备出了纯度高、稳定性好的Cu微纳米粉体。并且通过提高Ni加入量得到了均相的Cu-Ni双金纳米粒子。在研究了金属粒子的稳定性之后,具有特殊方形笼状结构的Cu纳米材料则被用一种简单快速的水相合成方法所制备出来。同时,通过对反应机理的深入研究可知该特殊结构得于其自模板形貌遗传过程,并受动力学控制。在对Cu系复合材料的研究中,首先利用原位沉积方法合成得到了Cu2O/SiO2八面体核壳纳米材料,并且该材料在其核壳界面处形成了新的化学键Cu-O-Si键。在对其反应机理进行研究之后,我们准确的描述出该核壳结构形成过程。并且利用Cu2O自身的歧化反应,也得到了具有可动多核核壳结构的Cu/SiO2复合材料。对Cu2O/SiO2体系进行扩展,采用液相水解沉积的方法,经历预水解及主体水解过程,又合成出厚度可控的Cu2O/TiO2八面体核壳材料。作为对Cu金属纳米材料的补充,双金复合材料的合成工作也被扩展。除了前面的Cu-Ni双金纳米粒子,又尝试利用金属间置换反应对方形Cu纳米笼进行处理来制备Cu-Ag二元金属纳米复合材料。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 金属纳米材料
• 1.1.1 金属纳米材料的性质
• 1.1.2 金属纳米材料的应用
• 1.1.3 金属纳米材料的制备
• 1.1.4 金属纳米材料的结构
• 1.2 金属系纳米复合材料
• 1.2.1 金属氧化物核壳纳米复合材料
• 1.2.2 金属核壳纳米复合材料
• 1.2.3 双金属纳米复合材料
• 1.3 铜系纳米材料
• 1.3.1 Cu 微纳米粉体
• 1.3.2 Cu 系复合材料
• 1.4 本课题选题的目的、意义和结果
• 参考文献
• 第2章 室温下Ni 稳定化Cu 微纳米粉体及Cu-Ni 双金属纳米粒子的水相合成
• 2.1 引言
• 2.2 室温下水相合成Ni 稳定化Cu 微纳米粒子
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.2.1 样品纯度分析
• 2.2.2.2 样品形貌表征
• 2.2.2.3 样品稳定性分析
• 2.2.2.4 Ni 的掺入量对反应体系的影响
• 2.2.2.5 Ni 的掺入对反应速率的影响
• 2.2.2.6 Ni 稳定化Cu 体系的机理探讨
• 2.2.2.7 不同表面活性剂与Ni 的协同作用
• 2.3 室温下Cu-Ni 双金属纳米粒子的简单水相合成
• 2.3.1 实验部分
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.2.1 样品的性质分析
• 2.3.2.2 样品的形貌及相分析
• 2.3.2.3 不同比例 Cu-Ni 双金材料
• 2.3.2.4 不同加料顺序对双金材料组成的影响
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 自模板法液相快速合成方形Cu 纳米笼及对笼状结构形成机理的探讨
• 3.1 引言
• 3.2 低温液相合成方形Cu 纳米笼
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.2.2.1 反应过程及各阶段产物的分析
• 3.2.2.2 终产物的组成、形貌与结构
• 3.2.2.3 产物的微观结构
• 3.2.2.4 产物的疏水性研究
• 3.2.2.5 反应温度对产物的影响
• 3.2.2.6 反应时间对产物的影响
• 3.2.2.7 长时间反应后产物形貌结构的变化
• 3.2.2.8 体系浓度对产物组成和结构的影响
• 3.2.2.9 表面活性剂的使用对产物结构的影响
• 3.2.2.10 前产物结构变化对终产物的影响
• 3.3 对方形笼状结构形成机理的探讨
• 3.3.1 关于自模板法和形貌遗传
• 3.3.2 关于柯肯达尔效应和奥斯特瓦德熟化
• 3.3.3 形成机理讨论
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 2O/SiO₂及Cu/SiO₂八面体核壳材料的制备与表征以及对Cu-O-Si键形成机理的探讨'>第4章 Cu₂O/SiO₂及Cu/SiO₂八面体核壳材料的制备与表征以及对Cu-O-Si键形成机理的探讨
• 4.1 引言
• 2O/SiO₂八面体核壳材料的制备与表征'>4.2 Cu₂O/SiO₂八面体核壳材料的制备与表征
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.2.1 对产物形貌及结构的分析
• 4.2.2.2 对产物组成的分析
• 4.2.2.3 对产物微观结构及各部分组成的分析
• 4.2.2.4 XPS 对比分析
• 4.2.2.5 IR 对比分析
• 4.2.2.6 反应条件对产物的影响
• 4.2.2.7 不同反应时间所得产物的IR 分析
• 4.3 Cu-O-Si 键形成机理的探讨
• 4.3.1 关于静电吸附及双电层理论
• 4.3.2 形成机理讨论
• 2可动多核核壳材料'>4.4 歧化反应制备Cu/SiO₂可动多核核壳材料
• 4.4.1 实验部分
• 4.4.2 结果与讨论
• 4.4.2.1 对产物形貌及结构的分析
• 4.4.2.2 对产物组成成分的分析
• 4.4.2.3 对产物的IR 分析
• 4.4.2.4 实验方法考察
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 2O/TiO₂及Cu/TiO₂八面体核壳材料'>第5章 液相制备Cu₂O/TiO₂及Cu/TiO₂八面体核壳材料
• 5.1 引言
• 2O/TiO₂八面体核壳材料'>5.2 液相制备Cu₂O/TiO₂八面体核壳材料
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.2 结果与讨论
• 2O的结构表征'>5.2.2.1 前产物Cu₂O的结构表征
• 5.2.2.2 产物形貌及结构分析
• 5.2.2.3 产物的组分组成分析
• 5.2.2.4 产物的晶体结构分析
• 5.2.2.5 预水解初产物的结构及组成分析
• 2包覆层厚度的调控'>5.2.2.6 对TiO₂包覆层厚度的调控
• 5.2.2.7 产物的光电性能表征
• 5.2.2.8 反应条件的改变对反应体系的影响
• 5.2.3 机理探讨
• 5.2.3.1 关于微反应器原理
• 5.2.3.2 反应机理
• 2八面体核壳材料'>5.3 歧化反应制备Cu/TiO₂八面体核壳材料
• 5.3.1 实验部分
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.3.2.1 反应过程的考察
• 5.3.2.2 对产物形貌及结构的表征
• 5.3.2.3 比较实验
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第6章 简单置换反应制备 Cu-Ag 二元金属纳米复合材料
• 6.1 引言
• 6.2 置换反应制备Cu-Ag 二元金属复合材料
• 6.2.1 实验部分
• 6.2.2 结果与讨论
• 6.2.2.1 方式一所制备样品分析
• 6.2.2.2 方式二所制备样品分析
• 6.2.2.3 方式三所制备样品分析
• 6.2.2.4 三种方式比较分析
• 6.2.2.5 反应条件对 Cu-Ag 复合物的影响
• 2O-Ag复合物'>6.2.2.6 体系扩展——Cu₂O-Ag复合物
• 6.3 本章小结
• 参考文献
• 博士期间发表文章
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract