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开放体系下铜基纳米结构的溶液法制备及应用研究

作　者: 侯胜楠
导　师: 赵敬哲
学　校: 湖南大学
专　业: 无机化学
关键词: 液相合成铜八面体纳米笼常温制备表征
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

纳米材料以其独特的性能和效用,为高新技术产业的发展开辟了一个全新的技术领域,在未来的科技发展中有很大的发展潜力,纳米金属材料的研究不可忽视。铜作为应用广泛的金属材料,在纳米领域的研究中,以其独特的性质,低廉的价格,受到国内外大量学者的关注。本文采用溶液中的还原技术,从各种不同前躯体CuO、[Cu(NH3)4]2+、Cu2(OH)2SO4、Cu(OH)2制备铜、铜基复合物入手,系统地研究了其制备过程中的影响条件及合成机理,并且结合XRD、TEM、SEM、UV-vis等现代物理手段,对产物的成分,形貌及结构进行了分析表征。前驱体为CuO时的样品经XRD表征分析Cu/Cu2O复合物,SEM表征分析,其为规则八面体纳米笼结构,尺寸均一,在200nm左右。考察了不同反应因素对于八面体纳米笼形成的影响。经过UV-vis分析结果表明,产物在500nm和600nm左右有吸收峰,说明产物有光学活性。产物的分散性好,经过应用性实验表明,该产物对有机染料罗丹明B有一定的降解作用。在氨水参与的反应中,以前躯体[Cu(NH3)4]2+、Cu2(OH)2SO4制备得出的产物,经过SEM表征,其形貌为无规则纳米粒子,尺寸在200～500nm之间,说明不同前躯体对产物的形貌有较大的影响。在室温下,采用不同反应方式制备铜纳米粒子。单滴法样品经XRD表征分析,产物纯度极高,经SEM表征分析,其形貌接近球形,尺寸在200～500nm之间而双滴法制备的产物为不规则形貌,且不同滴加方式制备出产物的纯度亦有所不同。由此说明不同的反应方式对于产物的制备有很大影响,包括产物的纯度和形貌。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-21
  1.1 引言  10
  1.2 纳米金属材料的制备  10-12
    1.2.1 沉淀法  11
    1.2.2 水热法  11
    1.2.3 溶胶-凝胶法(Sol—Gel法)  11
    1.2.4 纳米材料的自组装  11-12
    1.2.5 化学还原法  12
  1.3 纳米金属材料的应用  12-14
    1.3.1 在涂料上的应用  13
    1.3.2 在光催化上的应用  13
    1.3.3 复合纳米材料  13-14
  1.4 无机纳米中空材料  14-15
    1.4.1 无机纳米中空材料的性质  14
    1.4.2 无机中空纳米材料的制备  14-15
  1.5 铜系纳米材料  15-20
    1.5.1 铜系纳米材料的应用  15
    1.5.2 铜系纳米材料的制备  15
    1.5.3 铜系纳米材料的结构  15-20
  1.6 本课题选题的目的、意义和结果  20-21
第2章氧化铜为前驱体铜基八面体纳米笼的制备  21-37
  2.1 引言  21
  2.2 实验仪器、材料及方法  21-22
    2.2.1 主要仪器  21-22
    2.2.2 主要试剂  22
    2.2.3 实验方法  22
  2.3 样品组成及形貌表征  22-23
  2.4 前驱体为氧化铜时制备铜纳米粒子  23-31
    2.4.1 NaOH的不同浓度及不同用量的考察  23-24
    2.4.2 反应温度的考察  24-27
    2.4.3 还原剂的量对产物的影响  27-29
    2.4.4 表面活性剂的量对产物形貌的影响  29-31
    2.4.5 液相前驱体对产物形貌的影响  31
  2.5 实验机理(奥斯特瓦尔德熟化和柯肯达尔效应)  31-35
  2.6 光催化降解应用  35-36
  2.7 本章小结  36-37
第3章不同前驱体制备纳米铜粒子  37-47
  3.1 前言  37
  3.2 实验仪器、材料  37-38
    3.2.1 主要仪器  37-38
    3.2.2 主要试剂  38
  3.3 以CU(OH)_2为前驱体制备铜纳米粒子  38-41
    3.3.1 实验方法  38
    3.3.2 初始物浓度对反应时间的影响  38-39
    3.3.3 NaOH的浓度对反应时间的影响  39-40
    3.3.4 对反应温度的考察  40-41
  3.4 前驱体有NH_3参与时制备纳米铜粒子  41-46
    3.4.1 实验方法  41
    3.4.2 前驱体为络离子[Cu(NH_3)_4]~(2+)时的考察  41-42
    3.4.3 前驱体为Cu_2(OH)_2SO_4时的考察  42-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章室温下制备铜纳米粒子  47-58
  4.1 前言  47
  4.2 实验仪器、材料  47-48
    4.2.1 主要仪器  47
    4.2.2 主要试剂  47-48
  4.3 单滴法制备铜纳米粒子  48-52
    4.3.1 实验方法  48
    4.3.2 XRD表征分析  48-49
    4.3.3 不同滴加顺序的考察  49-50
    4.3.4 CuSO_4溶液浓度的考察  50
    4.3.5 表面活性剂PVP量的考察  50-51
    4.3.6 体系中加入柠檬酸的考察  51
    4.3.7 SOA作为表面活性剂的考察  51-52
  4.4 双滴法制备铜纳米粒子  52-57
    4.4.1 实验方法  52-53
    4.4.2 产物的XRD表征  53
    4.4.3 不同滴加顺序的考察  53-54
    4.4.4 加入柠檬酸、乙二醇对体系的影响  54-56
    4.4.5 不同表面活性剂的考察  56-57
  4.5 本章小结  57-58
结论与展望  58-59
参考文献  59-64
附录A 攻读学位期间发表论文  64-65
致谢  65

开放体系下铜基纳米结构的溶液法制备及应用研究

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