1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片负载氧化亚铜催化二氧化碳电还原制乙烯

电催化还原二氧化碳制备乙烯是备受关注的热点问题,高效催化剂的制备是决定乙烯产率的关键因素。本文在1-辛基-3-甲基咪唑氯的水溶液(OmimCl : H₂O = 1 : 5,体积比)中通过电剥离石墨棒制备了1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片(ILGS),在水溶液中负载氧化亚铜后得到氧化亚铜/1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片复合材料(Cu₂O/ILGS),通过透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和X射线衍射对其组成和结构进行了系统研究,发现ILGS由多层石墨烯组成,表面富含缺陷。这些缺陷被1-辛基-3-甲基咪唑通过共价键修饰,形成类似鸟巢状的微结构,平均直径5 nm的Cu₂O纳米颗粒在石墨片表面均匀分散。在0.1 mol∙L⁻¹碳酸氢钾水溶液中,研究了Cu₂O/ILGS在不同电压下催化CO₂电还原的性能。结果表明,Cu₂O是主要活性中心并在CO₂还原过程中被逐渐还原成铜,导致产物的法拉第效率随着反应时间而变,在−1.3 V (vs RHE)电压下,乙烯的法拉第效率最高达到14.8%,其性能归因于Cu₂O/ILGS复合材料中的鸟巢状微结构对Cu₂O纳米颗粒的稳定作用。     

Z型异质结Cu2O/Bi2MoO6的构建及光催化降解性能

通过水热法制备出一系列Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆新型光催化剂。采用扫描电子显微镜、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外可见吸收光谱等表征手段研究了催化剂的形貌、结构性质和光电化学性质,并以四环素(TC)为降解目标污染物,进一步探究了其催化效率。实验结果表明,Cu₂O的加入提高了复合催化剂的光催化性能,其中20% Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂(Cu₂O和Bi₂MoO₆的质量比为20%)降解效果最好,100 min内可降解95%的TC。Cu₂O与Bi₂MoO₆之间的协同作用使其可以吸收更多的可见光,所构建的Z型异质结改变了电子转移途径,提高了电子与空穴的分离效率,光催化活性显著提高。通过自由基捕获实验和能带结构,分析了Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂光催化降解TC可能的机理。     

Pressure-Induced Cubic-to-Hexagonal Phase Transition in Cu2O

Phase transition and band structure of Cu2O are systematically investigated by using the HSE06 range-separated hybrid functional. Cubic Cu2O under pressure transforms to the metastable hexagonal phase. Our further investigations reveal that the first-order phase transition is driven by the elastic and dynamical instabilities. Furthermore, the stable band gap of cubic phase is always direct and greatly enhanced by pressure, whereas the hexagonal phase shows the semi-metallic band structure.     

立方体微米氧化亚铜的制备及其形成机理的研究

在水和乙二醇形成的混合溶剂中,以氯化铜为铜源,醋酸钠和聚乙二醇为沉淀剂和形貌控制剂,葡萄糖为还原剂,利用水热法制备了立方体微米氧化亚铜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等方法对产物进行表征。研究了其生长过程,提出了可能的生长机制。     

Cu_2O particles with ordered pores via electrochemical deposition method

Cu2O particles cube with ordered pores are electrodeposited by using colloidal crystal template method. The shape of Cu2O cube particle is partly determined by its growing habit. Therefore, Cu2O cube particles with ordered pores are fabricated instead of three dimensional inverse opal structures.     

金/氧化亚铜异质球的制备及其可见光催化性能

使用L-半胱氨酸作为连接剂, 利用硼氢化钠原位还原预先吸附在介孔氧化亚铜表面的氯金酸根离子,得到了Au/Cu₂O异质结构. 应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N₂物理吸附等手段对催化剂进行表征, 并以λ>400 nm的可见光作为光源, 评价了该催化剂光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性. 实验结果表明, 直径为4 nm的金颗粒完好地负载在介孔氧化亚铜的表面, 并且介孔氧化亚铜的细微结构与孔径均未发生变化. 研究表明, 以乙醇作为反应溶剂有效抑制了AuCl₄^-与Cu₂O之间的氧化还原反应, 从而有利于氧化亚铜介孔结构的保持及金颗粒的原位还原. 光催化降解亚甲基蓝的结果表明, Au/Cu₂O异质结构的光催化活性比纯氧化亚铜光催化活性有明显提高. 推测其光催化性能提高的主要原因如下: 一方面, 金颗粒良好的导电性有利于氧化亚铜表面电子的快速转移, 实现电子-空穴分离; 另一方面, 金颗粒可能存在的表面等离子共振现象加速了光生电子的产生.     

纳米多级结构枣核型多孔氧化亚铜的合成及拉曼性质

通过简单温和的水相还原反应, 在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的协同下合成了亚微米级枣核型多孔氧化亚铜纳米多级结构. 通过改变盐酸的加入量可以实现纳米粒子尺寸在300-900 nm范围可调. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析表明, 亚微米粒子由小于10 nm的晶粒构成. 基于实验结果, 我们提出生长-刻蚀竞争生长模型来解释枣核型空心多孔结构的形成机制, 同时说明了尺寸调节机理. 利用激光拉曼光谱仪研究了样品的光学性质, 与相似尺寸的亚微米实心多面体的拉曼响应信号对比发现, 枣核型空心多孔结构的拉曼光谱表现出新颖的特性. 这些结果补充了氧化亚铜的拉曼光谱样本, 对文物表面颜料的无损拉曼检测具有一定的指导意义.     

铅基卤化物钙钛矿太阳电池的模拟研究

多元硫化物Cd_0.5Zn_0.5S和氧化亚铜Cu₂O载流子迁移率较大,且其制作工艺相对于传统的电子传输层和空穴传输层更为简单,因此这两种材料在钙钛矿太阳电池中具有很好的应用潜力。本文利用SCAPS-1D软件对以Cu₂O和Cd_0.5Zn_0.5S为传输层、以铅基卤化物钙钛矿为吸收层的太阳电池进行模拟,主要研究了该器件的材料厚度、掺杂浓度、禁带宽度等因素对太阳电池性能的影响。结果表明:当光吸收层(CH₃NH₃PbI₃)厚度开始增大时电池性能逐渐提高,但是增大到一定厚度时,电池性能下降,光吸收层的最佳厚度为400 nm;当光吸收层的缺陷态密度小于1.0×10¹⁴ cm^-3时,缺陷态密度对电池性能的影响比较小;此外,铅基卤化物钙钛矿的禁带宽度对电池性能有重要影响,最佳禁带宽度为1.5 eV左右。通过模拟,得到了优化后的性能参数为:开路电压为1.010 V,短路电流密度为31.30 mA/cm²,填充因子为80.01%,电池转换效率为25.20%。因此,Cu₂O/CH₃ NH₃PbI₃/Cd_0.5Zn_0.5S钙钛矿太阳电池是一种很有发展潜力的光伏器件。     

乙醇脱氢生成乙醛实验的再研究

分析热（黑）铜丝成分及其在乙醇脱氢实验中的作用,运用乙醇脱氢原理,设计了乙醇脱氢实验新方案。     

Highly Efficiency p-Type Dye Sensitized Solar Cells Based on Polygonal Star-morphology Cu2O Material of Photocathodes

Cuprous oxide（Cu2O）,as an important p-type semiconductor,has been widely investigated due to its high electron transmission and facile preparation.However,the electrode made of only Cu2O has been rarely investigated.In order to demonstrate the possibility that material Cu2O can be applied to the electrode of p-type dye sensitized solar cells（DSSCs）,the photo-electrodes made of prepared Cu2O powder and commercial Cu2O particles have been fabricated.The results show that the electrode based on as-prepared Cu2O（Cu2O-2） powder exhibits higher performance than that based on commercial Cu2O（Cu2O-1） particle.The device based on Cu2O-2 electrode reaches into an open-circuit voltage of 0.71 V,a short-circuit current density of 1.3 mA/cm^2,a fill factor（FF） of 46%,and a conversion efficiency of 0.42% measured under AM 1.5G（100 mW/cm^2） illumination.The enhancement performance of Cu2O-2 is attributed to the high dye adsorption of Cu2O-2 compared with that of Cu2O-1.To the best of our knowledge,this is the highest conversion efficiency value reported for solar cells based on Cu2O-DSSC.This work provides that Cu2O is also a candidate for constructing the electrode of p-type dye sensitized solar cells.