纳米结构氧化亚铜和硫化铜的制备与相关性能研究

论文摘要

本文利用化学液相法分别制备了纳米结构氧化亚铜和硫化铜，并研究了它们的相关性能。在蔗糖溶液中，利用抗坏血酸还原CuSO4溶液，制得了粒径较均匀的Cu2O纳米球。通过调节蔗糖浓度，纳米球直径可以在90-280nm范围内实现调控。并以抗坏血酸为还原剂，柠檬酸钠为配位剂，制得了平均边长为450nm的Cu2O纳米方块。又以葡萄糖为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为表面活性剂，制得了边长为0.5-1.5μm的Cu2O亚微米八面体。在此基础上，利用柯肯达尔（Kirkendall）效应，将Na2S溶液分别与Cu2O纳米球和纳米方块反应，制得了Cu7.2S4纳米空心球和纳米盒子。研究表明，这两种空心产物分别经由Cu2O/Cu7.2S4核/壳型纳米结构转化而来。通过柠檬酸钠的后处理，Cu7.2S4纳米空心球和纳米盒子可转化为CuS纳米空心球和纳米盒子。利用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和场发射扫描电镜（FESEM）等测试手段对产物进行了结构表征，对反应条件和反应机理进行了探讨。在Cu7.2S4纳米空心球对亚甲基蓝的吸附行为研究工作中，分别测定了温度20℃、35℃、50℃实验条件下的吸附等温线。数据分析表明，Freundlich和Langmuir两种等温式均能较好地定量模拟描述该吸附行为。吸附热力学研究表明，Cu7.2S4对亚甲基蓝的吸附是自发的吸热吸附，是熵增的过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 插图清单
• 表格清单
• 第一章 前言
• 1.1 可控合成纳米材料的意义
• 1.2 可控合成纳米材料的简介
• 1.3 纳米结构氧化亚铜的制备和应用
• 1.3.1 氧化亚铜的用途
• 1.3.2 纳米结构氧化亚铜的制备
• 1.3.2.1 固相法制备纳米结构氧化亚铜
• 1.3.2.2 液相法制备纳米结构氧化亚铜
• 1.3.2.3 气相法制备纳米结构氧化亚铜
• 1.4 纳米结构硫化铜的研究进展简介
• 1.5 本课题的提出、选题的目的和意义
• 1.5.1 课题的提出、研究意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 第二章 实验所需的药品和设备
• 2.1 实验所需的药品
• 2.2 实验所需的设备
• 第三章 氧化亚铜纳米球和微/纳米多面体的制备及表征
• 3.1 氧化亚铜纳米球的控制合成及表征
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验过程及分析测试
• 2的制备'>3.1.2.1 前驱物纳米 Cu（OH）₂的制备
• 2O纳米球的制备'>3.1.2.2 Cu₂O纳米球的制备
• 3.1.2.3 材料表征
• 3.1.3 结果与讨论
• 2纳米线'>3.1.3.1 前驱物 Cu（OH）₂纳米线
• 2O纳米球'>3.1.3.2 产物 Cu₂O纳米球
• 2纳米线生成产物 Cu₂O纳米球反应机理'>3.1.3.3 前驱物 Cu（OH）₂纳米线生成产物 Cu₂O纳米球反应机理
• 2O产物的影响'>3.1.3.4 反应条件对 Cu₂O产物的影响
• 2O纳米球形成的机理'>3.1.3.5 Cu₂O纳米球形成的机理
• 3.1.4 小结
• 2O微/纳米多面体的控制合成及表征'>3.2 Cu₂O微/纳米多面体的控制合成及表征
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 实验过程及分析测试
• 3.2.2.1 氧化亚铜纳米方块的制备
• 3.2.2.2 氧化亚铜亚微米八面体的制备
• 3.2.2.3 材料表征
• 3.2.3 结果与讨论
• 2O微/纳米多面体的X射线衍射和电镜检测结果'>3.2.3.1 产物 Cu₂O微/纳米多面体的X射线衍射和电镜检测结果
• 2O微/纳米多面体的形成机理的推测'>3.2.3.2 Cu₂O微/纳米多面体的形成机理的推测
• 3.2.4 小结
• 3.3 本章小结
• 7.2S₄空心纳米结构的合成'>第四章 CuS和 Cu_7.2S₄空心纳米结构的合成
• 4.1 引言
• 4.2 实验过程及分析测试
• 7.2S₄纳米空心球和纳米盒子的制备'>4.2.1 Cu_7.2S₄纳米空心球和纳米盒子的制备
• 4.2.2 CuS纳米球和纳米盒子的制备
• 4.2.3 材料表征
• 4.3 结果与讨论
• 7.2S₄纳米球和纳米盒子的检测结果'>4.3.1 Cu_7.2S₄纳米球和纳米盒子的检测结果
• 4.3.2 CuS纳米球和纳米盒子的检测结果
• 2O纳米结构转化为Cu_7.2S₄纳米空心结构机理的研究'>4.3.3 Cu₂O纳米结构转化为Cu_7.2S₄纳米空心结构机理的研究
• 7.2S₄纳米结构转化为CuS纳米结构机理的研究'>4.3.4 Cu_7.2S₄纳米结构转化为CuS纳米结构机理的研究
• 2S浓度用量影响以及反应时间的影响'>4.3.5 Na₂S浓度用量影响以及反应时间的影响
• 4.4 本章小结
• 7.2S₄吸附亚甲基蓝性能研究'>第五章 Cu_7.2S₄吸附亚甲基蓝性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 吸附实验过程与测试分析
• 5.2.1 亚甲基蓝染料标准曲线实验
• 5.2.2 吸附亚甲基蓝染料实验
• 7.2S₄纳米空心球吸附亚甲基蓝前后物相分析'>5.3 Cu_7.2S₄纳米空心球吸附亚甲基蓝前后物相分析
• 7.2S₄吸附亚甲基蓝实验数据处理'>5.4 Cu_7.2S₄吸附亚甲基蓝实验数据处理
• 5.5 吸附行为的分析和讨论
• 5.5.1 吸附等温线的定量模拟描述
• 5.5.2 吸附热力学函数的计算与结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录一 攻读硕士学位期间发表的论文