【摘 要】
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纳米结构功能性氧化物是一类非常重要的功能材料。其中,由于微纳米Cu20、ZnO、Bi2O3和SnO2等具有安全、无毒,绿色环保的特性,同时具有优异的光电、催化以及电化学等性能,因此在半导体器件、太阳能电池、生物传感器、光催化领域等方面具有巨大应用潜力。目前,尽管低维度的微纳米金属氧化物材料的液相法制备研究已经取得了一定的进展,但是发展绿色环保、低成本、高产量的可控制备技术仍然具有挑战性。本论文首次
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纳米结构功能性氧化物是一类非常重要的功能材料。其中,由于微纳米Cu20、ZnO、Bi2O3和SnO2等具有安全、无毒,绿色环保的特性,同时具有优异的光电、催化以及电化学等性能,因此在半导体器件、太阳能电池、生物传感器、光催化领域等方面具有巨大应用潜力。目前,尽管低维度的微纳米金属氧化物材料的液相法制备研究已经取得了一定的进展,但是发展绿色环保、低成本、高产量的可控制备技术仍然具有挑战性。本论文首次采用绿色还原剂没食子酸(GA),在无其它表面活性剂的条件下,用液相还原法简便可控地制备了微纳米结构Cu2O、ZnO、Bi2O3和Sn02粉体。研究了 pH值、反应物浓度比、反应温度、滴定速度、反应时间等合成条件对合成产物的物相和形貌的影响。研究结果表明:(1)在没食子酸调控作用下,采用液相还原法可控地制备出不同形貌的微纳米Cu2O粉体。研究发现随着pH值的增加,Cu2O的形貌从不规则的类球状、线状、棒状、立方体、十八面体逐渐演变为二十六面体。在pH=10时,浓度比c(Cu2+):c(GA)对Cu2O形貌有很大影响。随着c(Cu2+)比例增加,Cu2O形貌发生多面体,线状,哑铃状,长方体状的连续变化。另外,保温温度和混合滴定速度也会影响Cu2O晶体的形貌。不同形貌的Cu2O晶体的生长机理不同:线状Cu2O通过O stwald熟化和定向附着生长由表面粗糙的多晶逐渐转变为表面光滑的Cu2O单晶,立方体状Cu2O晶体生长为典型的台阶生长机制。Cu20晶体形貌对其光降解能力有影响:线状Cu2O光催化降解甲基橙的降解率随光照时间增加逐渐升高,可见光照3 h时降解率达78%;而立方体状Cu2O降解率较低。(2)采用液相法在生长调控剂没食子酸的作用下,制备出不同形貌的微纳米结构ZnO、Bi2O3和SnO2粉体。其中,随着pH值增加,ZnO晶体的形貌由短柱状变为长棒状;改变浓度比c(Zn2+):c(GA)时,随着c(Zn2+)比例增加,ZnO形貌从棒状逐渐变为针状;表面光滑的单晶棒状ZnO是通过纳米颗粒团聚体定向附着和定向排列形成的。另外,采用不同原盐,可以获得棒状和片状Bi2O3;改变pH调节方式可以同时获得线状和棒状Bi2O3。而纳米SnO2只能在特定pH=10条件下生成。(3)采用液相还原法,通过没食子酸的还原与晶体形貌调控作用,可以实现一步法制备 C u2O/ZnO、Bi2O3/S nO2、Cu2O/SnO2 纳米复合粉体。
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