氧化亚铜单晶的声化学制备及表征(英)

So far,m any im portant sem iconductor m aterialssuch as ZnO,SnO2,Cu2O,In2O3have been synthesizedby using a variety of techniques including sol-gelm ethod[1],direct oxidation m ethod[2],m icrowave irradia-tion[3,4],sonochem ical m ethod[5],solution disper…     

基于立方体纳米氧化亚铜修饰的安培型葡萄糖生物传感器的制备及性能研究

将合成的立方体纳米氧化亚铜用于修饰玻碳电极,在其上固定葡萄糖氧化酶,构建了高灵敏的安培型葡萄糖生物传感器.采用X射线衍射(X RD)、扫描电镜(SEM)对合成的立方体纳米氧化亚铜及其修饰电极进行了表征.结果表明,合成的纳米氧化亚铜为均匀的立方体形状.采用循环伏安法(CV)、交流阻抗谱(EIS)、差分脉冲伏安法(DPV)及计时电流法(CA)考察了修饰电极的电化学行为.在含0.1 mmol/L葡萄糖的磷酸盐缓冲溶液(pH 7.4)中研究了立方体纳米氧化亚铜修饰电极的循环伏安(CV)响应,实验结果表明,此修饰电极对葡萄糖显示出良好的电催化性能.DPV响应电流与葡萄糖的浓度在5.0×10-6 ～4.0× 10-3mol/L范围内呈良好的线性关系,线性相关系数R2=0.9983,检出限为6.8×10-7 mol/L(S/N=3).CA实验结果表明,尿酸、抗坏血酸、D-果糖对传感器不产生干扰.本传感器具有较好的重现性和稳定性,可用于实际样品中葡萄糖的检测.     

纳米Cu2O的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能

 以Cu(NO3)2和NaOH为原料,以水合肼为还原剂,通过沉淀法在室温下制备了纳米Cu2O. 采用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱等手段对产物进行了表征,并用热分析法考察了不同形貌的纳米Cu2O对高氯酸铵热分解的催化作用. 结果表明,通过改变NaOH溶液的加入量可分别得到长针形和多边形的纳米Cu2O. 通过调节反应物浓度可以将纳米Cu2O粒径控制在19～68 nm. 不同形貌的纳米Cu2O均能强烈催化高氯酸铵的热分解,其中分散性良好的多边形纳米Cu2O的催化活性较高,添加2%的多边形纳米Cu2O可使高氯酸铵的高温分解温度降低103 ℃,分解放热量由590 J/g增至1350 J/g.     

结构导向剂对Cu2O微晶的形貌及光催化性能的影响

以抗坏血酸和甲酸为还原剂,Cu( NO3)2为铜源制备了Cu2O微晶,并借助X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜( FE-SEM)对样品的物相组成和形貌进行了表征,同时以罗丹明B为模型污染物,探讨了Cu2O微晶的形貌对光催化活性的影响.结果表明,在室温条件下以抗坏血酸为结构导向剂可获得八面体Cu2O微晶;而以甲酸为还原剂,160℃水热反应可获得Cu2O球形微晶.光催化降解实验表明,所得Cu2O微晶对罗丹名B有一定的光催化活性,且催化剂的形貌对其活性有很大影响,八面体Cu2O微晶(111)活性晶面外露较多,因而具有较高的光催化活性.     

立方体纳米Cu2O吸附热力学及动力学的粒度效应研究

采用不同粒径的单一(100)晶面的立方体纳米Cu₂O作为模型材料, 研究了粒径和温度对其吸附动力学和吸附热力学性质的影响规律. 基于已建立的纳米材料吸附热力学和动力学理论, 推导出了单一(100)晶面立方体纳米Cu₂O材料的吸附热力学和吸附动力学性质与粒径之间的关系式. 实验结果与理论预测结果一致: 随着纳米Cu₂O粒径的减小, 吸附速率常数增大而吸附活化能和吸附指前因子减小; 标准摩尔吸附Gibbs自由能 Δ_a $G^{\rlap{-}0}_{m}$减小而标准吸附平衡常数ln $K^{\rlap{-}0}$、 标准摩尔吸附焓 Δ_a $H^{\rlap{-}0}_{m}$和标准摩尔吸附熵 Δ_a$S^{\rlap{-}0}_{m}$均增大, 且以上参数均与粒度的倒数具有较好的线性关系.     

基于氨基化煤基碳点的复合光催化剂的制备及对CO2还原的催化性能

采用过氧化氢氧化法剥离出煤炭结构中的晶体碳[煤基碳点(CDs)], 并通过亚硫酰氯氯化及乙二胺钝化等步骤对其进行氨基化修饰, 制得N, S共掺杂的氨基化煤基碳点(NH₂-CDs), 再利用其表面的氨基和含氧基等官能团的配位及分散作用, 将由氯化铜原位还原得到的氧化亚铜(Cu₂O)纳米粒子包覆于其中, 制备了复合催化剂Cu₂O/NH₂-CDs, 表征了其结构和形貌, 并考察了其可见光催化还原CO₂/H₂O的性能. 结果发现, NH₂-CDs的存在使复合催化剂不仅具备了较强的CO₂吸附性能, 而且还具有了高效的电子-空穴对分离和电子转移能力, 从而表现出优异的光催化还原CO₂制备HCOOH的性能. 反应6 h时, 产物HCOOH的量为2582.4 μmol/g cat, 约为同条件下纯Cu₂O作为光催化剂时产物HCOOH产率的7.3倍.     

CuO和Au纳米结构协同增强Cu2O立方体光催化活性和稳定性

氧化亚铜(Cu_2O)是一种重要的P型半导体,并且具有无毒、廉价和易于控制合成等优点,被广泛应用于光催化领域.然而,低的光催化性能极大地限制了它的应用,特别是氧化亚铜立方体表面存在的障碍层严重阻碍了光生载流子传输,导致其几乎没有光催化活性.构建异质结构是提高氧化亚铜光催化性能的有效手段,然而,目前氧化亚铜异质结构的光催化性能和稳定性仍然需要大幅地提高.我们的前期研究发现,通过乙二胺在氧化亚铜表面轻微氧化刻蚀形成CuO/Cu_2O异质结构,在提高一定的光催化活性的同时能够大幅提高其稳定性.另外,在氧化亚铜表面负载金纳米颗粒也能够有效地增强氧化亚铜的光催化性能.因此,协同氧化铜和金纳米颗粒应该能够同时大幅地提高氧化亚铜的光催化活性和稳定性.本文利用乙二胺对氧化亚铜立方体进行轻微的氧化刻蚀,然后光还原负载金纳米颗粒,成功地制备了Au/CuO/Cu_2O异质结构. TEM和SEM结果表明,氧化铜和金纳米结构随机均匀地分散在氧化亚铜表面. XPS数据表明, Au/CuO/Cu_2O异质结构表面的二价铜主要来自生成的氧化铜纳米结构.表面残存的N元素表明,氧化铜由一价铜与乙二胺形成的配合物转变而来.在可见光下光催化降解甲基橙实验结果显示, Au/CuO/Cu_2O异质结构的光降解速率大幅地提高.通过表观量子效率的估算发现, Au/CuO/Cu_2O异质结构光催化活性是纯Cu_2O的123倍, Au/Cu_2O的5.4倍.光电流测试中, Au/CuO/Cu_2O异质结构的光电流也都明显高于Cu_2O, Au/Cu_2O和CuO/Cu_2O.不仅如此, Au/CuO/Cu_2O异质结构在8个循环后还能维持80%的光催化活性,远高于Au/Cu_2O的5个循环.由此可见, Au/CuO/Cu_2O异质结构具有增强的光催化活性和稳定性.通过电子顺磁共振(ESR)自由基测试发现,光催化降解过程中,羟基自由基是主要的氧化物种,而且Au/CuO/Cu_2O异质结构的自由基信号强度明显高于Cu_2O和CuO/Cu_2O,这也说明金和氧化铜的双异质结构提高了体系载流子分离效率. PL数据进一步证实了这一结论.另外,比表面积和暗吸附实验数据表明,轻微的表面积增加不会显著地改变三元异质结构的吸附和光催化性能.根据UV-Vis和价带XPS数据,我们认为轻微光吸收变化和价带改变不会显著影响异质结构的光催化活性.因此,金和氧化铜纳米结构协同增强光生载流子分离效率,是提高氧化亚铜光催化活性的主要原因.首先, Au/Cu_2O异质结构通过肖特基结和金颗粒的表面等离子共振效应提高光生载流子的分离效率.其次,氧化铜纳米结构不仅能与氧化亚铜形成II型异质结构,而且还能够作为保护层提高氧化亚铜的稳定性.另外,氧化铜纳米结构生成过程中去除了表面障碍层,减少空穴在氧化亚铜上的累积,进而提高氧化亚铜的稳定性.总之,氧化铜和金纳米结构的协同效应显著提高了体系的光催化活性和稳定性.     

液体石蜡体系中含铜物种的化学变化

针对完全液相法制备的Cu-Zn-Al催化剂在还原前就有低价态Cu存在的问题,考察了几种不同类型的含铜物质在液体石蜡中热处理时,热处理气氛、催化剂各组分间的相互作用以及铜源种类对热处理产物的影响。 结果表明,液体石蜡在受热情况下能将Cu2+还原,并且遵循先生成Cu+,再生成单质Cu的逐级还原;Cu2+被还原的程度与铜盐的种类和热处理温度有关。 CuO在240 ℃时可以被液体石蜡还原为Cu2O,在300 ℃时被还原为单质Cu;在相同温度下,硝酸铜比乙酸铜更容易被液体石蜡还原。 完全液相法制备的Cu基催化剂在还原前就有低价态Cu存在的根本原因是液体石蜡的存在。     

Cu2O立方体的制备及其室温下NOx气敏性研究

本文采用无表面活性剂添加的液相回流法合成了边长约为300～600nm、表面粗糙的氧化亚铜立方体.并且在室温下,对氧化亚铜立方体的NOx气敏性检测研究发现,该材料对NOx有很较好的气敏响应,最低检测限可达0.97 ppm,响应时间为69 s,是一种有潜力的气敏材料.     

氧化亚铜微米结构的可控合成及其光催化性能

采用溶液法,以五水硫酸铜为铜源,葡萄糖为还原剂,通过调节碱溶液用量,制备了多种形貌的微米Cu₂O材料,实现了正方体、球形和二十四面体形貌Cu₂O微米结构的可控合成,其结构、形貌和性能经UV-Vis, SEM,TEM和XRD表征。研究了三种不同形貌的微米Cu₂O对亚甲基蓝在可见光下降解反应的光催化性能。结果表明：二十四面体微米Cu₂O的光催化活性优于正方体和球形,降解率为97.72 %。