铜基纳米材料之制备及催化性能概述

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1、铜基纳米材料之制备及催化性能概述第一章绪论1.1引言随着人类现代工业社会的发展，能源短缺与环境污染问题日渐突出，污染排放和资源消耗已逼近环境承载极限。在目前情况下，如何减少有限资源的浪费提高其利用率，已成为大家关注的焦点。近几十年来，经过广泛而深入的研究，人们已找到了诸多卓有成效的解决方法。运用新技术和新方法制备出新的材料运用于工业生产，既能提高生产效率降低生产成本，同时又能节能减排保护环境。纳米材料的发展对材料学的发展贡献巨大，其发展迅猛，已经产生出巨大的经济效益，值得继续深入研究，挖掘其巨大的潜力。从定义上来说，纳米颗粒是

2、指具有一维或者是多维的尺寸处于纳米范围内的颗粒（<100nm)，并且与它们的宏观材料相比有新颖的性能。纳米颗粒的合成、表征和应用是范围广泛的纳米技术领域最重要的部分。近年来，随着从微米颗粒向纳米颗粒的转变，引起了物理和化学材料性能的巨大改变，因而纳米材料成为研究者关注的重点。其中纳米材料最重要的性质如下：首先，小的颗粒尺寸增大了其比表面积，因此形成了一个量子效应占主导地位的结构；第二，比表面积的增加使得颗粒表面原子与内部原子相比更占主导地位。例如，大块的金是黄色的且不具有磁性，l0m大小的金纳米粒子由于能吸收绿光而呈红色

3、，2nm-3nm大小的金粒子具有很强的磁性，更小的金粒子则变成了绝缘体[1]。1.2相关纳米材料制备方法的研究进展纳米晶体是现代科学和技术的基础，掌握了纳米晶体形貌就能控制其性质和提高相关的能力和用途。纳米粒子的大小形状很大程度上决定了纳米材料所能拥有的性能类别和高低。因此，可控制备纳米晶体在纳米技术中占据了核心的地位。合成纳米颗粒是一个复杂的过程，制备不同种类纳米颗粒的技术也多种多样。到目前为止，已经发展了多种纳米材料的制备方法：气相沉积法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、热分解法、自组装法、微乳液法、电沉积、模板法、固相反应法等。

4、很明显这些技术都属于下面这几个的范畴里：（1)化学反应合成；（2)蒸汽冷凝；(3)固态过程，比如研磨。通过使用以上的几种方法，无论是单一的纳米颗粒还是复合纳米颗粒都可以合成。其中溶剂热法和微乳液法均为合成纳米材料的有效方法，同其它方法相比具有其独特的优势。水热合成法广泛应用于制备各种纳米材料。磷化物、硫化物、氧化物、金属等纳米材料的制备将被作为例子进行介绍。在水溶液中制备m-v半导体，这主要是由GaX3、InXa(X=CKBr、I)及其相应的有机金属化合物强烈的水解作用导致的。在CTA+辅助作用下，在水溶液中制得了GaP、In

5、P纳米线CTA+按照共缩合机理结合阴离子，形成片层无机表面活性剂插层结构，这既是纳米线生成的微型反应器，又是其反应物。水热法也用于130-14(rC下制备过渡金属硫化物(如NiSz、C0S2.FeS2、NiSe2等）和层状M0S2和MoSe:。平均粒径为500nm的立方体状的FeS.在单源条件下水热合成[37]。FeS2纳米晶体的电化学性质证明它具有756mAhg-i放电容量。Li等人研究了几种一维纳米结构MnO:的合成，包括直径为5-20nm、长度为5-10um的a-MnOa以及直径为40-100nm、长度为2.5-4.Su

6、m的e-Mn02。水热法也可以用来制备一些氧化物的一维纳米结构，如ZnO、TiOa、11103等[38]。此外，还可以选择性制备空心轴和中空微球形貌的a-FeA?，其首次放电容量分别为1313和1298mAhg-i。.第二章铜微纳米粒子的制备及其在链接化学中的应用2.1.引言近年来，在催化、能源、电子学、光学等领域，铜纳米材料得到了广泛地应用。金属铜是一种具有导热率高、延展性好的金属，其导电性能仅次于银。由于铜的价格远低于银和把等贵金属，已在冶金和电学领域广泛应用。运用纳米技术，贱金属铜可以替代贵金属，使其具有广泛地应用前景。

7、迄今运用各种制备方法，已经制备出各种形貌的铜微纳米粒子，如较常见的纳米球状、片状、线状材料，以及较复杂的立方体、空心结构等。溶液热法可制得形貌不同的纳米颗粒，比如纳米线、纳米带、纳米管、纳米电缆、纳米片、纳米花、纳米立方体、中空纳米球、核壳结构、各种复杂的三维结构等。在各种形貌生长过程中，溶液热法允许有更多的可变的实验参数。因此，溶液对纳米颗粒的形成及形貌控制的影响是一个重要的研究课题。本文采用溶剂热法，以Cul作为铜源和抗坏血酸钠（Va)作为还原剂制备得到了大小和形貌各异的微纳米铜晶体。采用XRD、SEM、DRS等测试手段对

8、制备得到的微纳米材料进行微观结构及光学等性能的表征。通过改变反应时间测试其产物的组成，研究了在本体系中Cu微纳米粒子的生温，用蒸馆水和乙醇反复洗涤沉淀多次，然后真空干燥，所得产品为红色粉末。常温下，将0.015mmolCul加入到20mL聚乙二醇200(PEG-200)中，机