铜、锌氧化物纳米结构薄膜的制备及性质研究

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1、分类号：竺!!!密级：——粤位代粤：崩辑丞‰2学号：————夺肥工学火警HefeiUniversityofTechnology硕士学位论文MASTERDISERTATIoNo论文题目：铜、锌氧化物纳米结构薄膜的制备及性质研究学位类别：学科专业：(工程领域)作者姓名：导师姓名：．完成时间：学历硕士化学工艺栾春燕张卫新教授2007年6月铜、锌氧化物纳米结构薄膜的制备及性质研究摘要过渡金属氧化物纳米结构薄膜不仅具有纳米微粒的特征，而且很容易通过外场(电、磁、光及辐射场等)实现对其性能的表征，从而为纳米超微型器件等的设计打下基础。前期工作中，本

2、研究小组于室温下通过碱体系氧化还原反应于金属铜基底上大面积生长出了Cu(OH)2纳米管、纳米棒、纳米纤维阵列薄膜。在此基础上，本论文进一步在稀氨水体系中于金属铜基底上制备了纳米片状Cu(OH)2薄膜和纳米带状结构的CuO阵列薄膜，并将其拓展到金属锌基底上生长纳米结构薄膜。发展了一种制备Cu20微球薄膜的新方法。以Cu(OH)2纳米棒薄膜为前驱物，通过简单的液相还原反应成功制得了Cu20空心微球薄膜和Cu20空心纳米球粉末。当直接以在铜片上生长的Cu(OH)2纳米棒阵列薄膜为前驱物时，制得由平均直径为1．2“m的空心微球组成的Cu20薄膜

3、；当将从铜片上刮下的Cu(OH)2纳米棒作为前驱物时，制得由平均直径为270nm的空心纳米球组成的Cu20粉末。对其空心结构形成的机理进行了探讨。紫外．可见(UV-vis)吸收谱表明所制备的两种结构的Cu20薄膜与块状的Cu20相比，均存在明显的蓝移现象。通过水热处理过程，在金属锌基底上制得整齐排列的ZnO纳米棒阵列薄膜；而在机械振荡作用下，制得整齐一致的ZnO纳米花和玉米状纳米棒阵列薄膜。探讨了不同结构的ZnO薄膜的形成机理。荧光光谱(PL)显示ZnO纳米花薄膜在378nm处有一较强的发光峰，存在明显的蓝移现象，而玉米状纳米棒阵列Zn

4、O薄膜由于存在晶体缺陷则在554nm处有较强的发光峰。实验表明，简单的机械振荡为纳米结构的合成提供了又一新颖、简便的途径。分别以纳米花和纳米棒构成的ZnO薄膜作光催化剂，在365nm波长的紫外光照射下降解苯酚水溶液，苯酚去除率可分别达77．55％和74．93％，动力学方程分别为丫^=0．00739CA和帕=0．00728CB。关键词：纳米结构；Cu20；ZnO；薄膜；光学性质PreparationandPropertiesofNanostructuredFilmsofCopper／ZincOxidesAbstraetNanostruct

5、uredfiIresoftransitionalmetaloxideshavethecharacteristicsofnanoparticlesandcanbecharacterizedeasilythroughvariousfields(electric，magnetic，optical，radiationfieldandSOon)，whichlaysagoodfoundationfordesigningnanodevices．Inourpreviousresearchwork，large-scaleCa(OH)2nanotube，n

6、anorodandnanofiberarrayfilmsweresynthesizedoncopperfoilsbyaredoxreactioninalkalinesolutionatroomtemperature．Inthisdissertation，Cu(OH)2nanoflakeandCuOnanobeltarrayfilmsoncopperfoilsarepreparedinthedilutedammoniasolution．Furthermore，nanostructuredfilmsonzincfoilshavealsobe

7、ensuccessfullysynthesized．AnewapproachofpreparingCu20hollowmicrospherefilmsisdevelopedinthispaper．Cu20hollowmicrospherefilmandhollownanospherepowderarepreparedwithCu(OH)2nauorodsasprecursorandascorbicacidasthereductantthroughasimpleliquidreductionapproach．WhenCu(OH)2nano

8、rodarrayfilmgrownonacopperfoilisusedastheprecursor，Cu20thinfilmmadeupofhollowmicrosphereswithaveragedia