Cu2O微_纳米晶体的水热还原法制备及其形貌研究

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1、分类号：P5密级：编号：102015008桂林理工大学硕士研究生学位论文Cu2O微/纳米晶体的水热还原法制备及其形貌研究专业：地质学研究方向：矿物学、岩石学、矿床学研究生：焦璨指导教师：阮青锋教授论文起止日期：2016年9月至2018年4月万方数据PreparationandmorphologyofCu2Omicro/nanocrystalsbyhydrothermalreductionmethodMajor：GeologyDirectionofStudy：Mineralogy,Petrology,MineralDepositGeologyGraduateStudent：JiaoCan

2、Supervisor：Prof.RuanQingfengCollegeofEarthScienceGuilinUniversityofTechnologySeptember,2016toApril,2018万方数据研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书独创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者（签字）：签字日期：2018年6

3、月1日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解(学校)有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权(学校)可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）本论文是否保密：是否√如需保密，保密期限为：学位论文作者签名：导师签字：签字日期：2018年6月1日签字日期：2018年6月1日万方数据摘要Cu2O属于

4、一类比较罕见的p型半导体氧化物材料，在薄膜晶体管，光催化分解水，太阳能光电化学，显示传感器，生物传感器，印刷电子，锂离子电池，光催化剂，癌症治疗剂，抗菌剂和清洁能源技术等方面都有应用前景。因此，Cu2O微/纳米粒子近年来被广泛的研究，然而不同形貌的Cu2O性能也有所不同，可控合成多种形貌的Cu2O对其更高效的利用有着重要的意义。可以采用改变晶体生长的外部环境来控制微/纳米材料的形貌。一般来说，控制Cu2O晶体形貌的主要方式有：（1）改变溶液的pH值和浓度，反应温度和时间。（2）使用不同的表面活性剂作为软模板和分散剂。（3）采用不同的添加剂与还原剂。本文分别采用以上三种方式对晶体生长环境

5、进行调控，并对得到的Cu2O微/纳米材料的形貌做了相关研究，得到了若干的研究结果。本文的主要研究内容和结果如下：采用水热合成方法，以麦芽糖，木糖和蔗糖作为还原剂合成出凹八面体，八面体聚形，八面体和菱形十二面体的聚形，立方体聚形，二维枝状形貌和三维枝状等形貌的Cu2O晶体。值得说明的是，利用蔗糖这种非还原性糖成功合成出了枝状形貌的Cu2O晶体。但是通过对比这几类糖类还原剂发现，木糖相较于麦芽糖和蔗糖，生成的产物形貌更为多样，晶形更为完整。通过调控反应条件，发现不同的铜盐对产物Cu2O微晶的形貌有显著的影响。以丙三醇，木糖醇作为还原剂都成功合成出了八面体，立方体，八角状和面心向内凹陷的立方

6、体，枝状形貌的Cu2O晶体。通过调控丙三醇与水的比例，发现随着溶剂中丙三醇浓度的逐步降低，不同的溶剂组合Cu2O晶体的形态演变具有以下两个倾向:（1）晶体的大小和分散性增强，和（2）刻蚀{100}立方氧化亚铜晶体平面。Cu2O晶体形态的转变可能是由于结晶动力学效应和氧化刻蚀的溶剂效应。溶剂中丙三醇浓度的降低削弱了体系的还原性，但提高了反应物的溶解度，因为H2O是一种优良的铜化合物溶剂。因此，降低了溶液的过饱和度和Cu2O单体生长速率，直接导致较大的较分散的氧化亚铜晶体的形成。类似的，在以木糖醇为还原剂合成Cu2O晶体时，通过降低体系内溶液浓度，枝状晶体逐渐变大。以甲酸，L-谷氨酸，山梨

7、酸，EDTA，DMF作为还原剂都成功制备出了八面体，面心内凹八面体，八面体聚形，棒状，三维枝状和片状聚合而成的球形Cu2O晶体。研究结果表明：以L-谷氨酸为还原剂时，温度对Cu2O的形状有一定的影响，通过调节温度，可以实现晶体形貌由棒状到八面体到六角星状的转变。使用不同的铜盐对产物的尺寸和分散性有一定影响。以山梨酸为还原剂，控制加料顺序，使铜离子和氢氧化钠反应形成前驱体而后加入还原剂生成Cu2O球粒晶。以DMF为还原剂，随着反应时间的增加，得到