枝状形态氧化铜的制备、形貌特征及其影响因素

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1、编号：（102015007）本论文是否要求收回：是√否硕士研究生学位论文枝状形态氧化铜的制备、形貌特征及其影响因素授予单位：桂林理工大学专业：地质学研究方向：矿物学、岩石学、矿床学研究生：黄结仪指导教师：阮青锋教授论文起止日期：2017年9月至2018年4月万方数据SynthesisandmorphologycharacteristicsofdendriticCuOstructuresaswellastheirinfluencefactorsMajor:GeologyDirectionofStudy

2、:Mineralogy,Petrology,MinerralDepositGeologyGraduateStudent:HuangJieyiSupervisor:Prof.RuanQinfengCollegeofEarthScienceGuilinUniversityofTechnologySeptember,2017toApril,2018万方数据该文档是极速PDF编辑器生成，如果想去掉该提示,请访问并下载：http://www.jisupdfeditor.com/万方数据摘要由于CuO具有特别的

3、尺寸和纳米材料所特有的物理和化学性质，以及广泛的应用前景在微/纳米尺度器件中作为关键部件，该微/纳米尺度的过渡金属族氧化物材料已经吸引了许多学者能的注意。CuO作为一种极为重要的纳米过渡族金属材料，以其独特的性质在生物医学、化学工业、民用纺织、节能环保、电子科技等方面都有广泛的应用。目前，CuO材料尚未在实际器材中得到大量使用，也未在实际领域得到广泛应用，还有很多急需解决，需要注意的问题还依然存在。其中，我们能做的切实可行的方法是可控性制备尺寸均匀的1D、2D、3D的纳米结构，为未来研究它的物理、化

4、学、生物特征及探索它在实际领域应用提供理论基础。本文利用了简易水热法、混合碱媒介法、混合溶剂热法制成了多个尺寸和形貌的片状单晶体、束状枝晶、纺锤状枝晶、分层状纳米束枝状晶体、海胆状球粒晶、多种花状枝状晶体等CuO微观形貌，对所制备的CuO粉体的微观结构、形貌、尺寸等各方面都进行了系统的总结和归纳，并对可能的生长机理进行初步的探索。论文的主要结论如下：（1）分别以DL-苹果酸、丁二酸为矿化剂，采用水热法制备多种形貌和尺寸的CuO，改变生长参数（铜源、沉淀剂、pH值、温度、体系内浓度、矿化剂浓度）实现对

5、CuO形貌的可控性制备，并对其用XRD和SEM对产物进行物相分析，枝晶结构和微观形貌表征。结果表明，不同的矿化剂合成产物的物相可能不同，并且产物CuO形貌和尺寸相差很大；在相同矿化剂条件下，铜源、沉淀剂、pH值等对CuO的形貌和尺寸有较大的影响；温度、矿化剂浓度、体系浓度对CuO单体的长度、宽度、厚度有影响，对形貌影响不大；可以用定向附生机制和奥斯瓦尔德熟化效应来解释水热法制备CuO海胆状球粒晶的形成机理；所选取最佳参数为CuSO4浓度为0.2M、NaOH浓度为5M，温度为140℃，该条件下制备的海

6、胆状球粒晶粒径约3～4µm；以丁二酸为矿化剂，CuSO4浓度为0.2M，KOH浓度为0.25M，晶体生长温度为140℃，制备的纳米片最佳，长度为120nm、宽度为60nm、厚度为20nm。（2）采用混合碱融法制备多种形貌和尺寸的CuO，改变铜源、矿化剂（DL-α-氨基丙酸、无水对氨基苯磺酸、丁二酸、山梨酸）实现对CuO形貌的可控性制备。矿化剂和铜源都对CuO的形貌和尺寸有较大影响；分别以CuSO4·5H2O和Cu(NO3)2·3H2O为铜源，无水氨基苯磺酸为矿化剂，晶体生长温度为140℃，时间为48

7、小时，制备了似绣球花和似牡丹花的CuO球粒晶。（3）分别以丁二酸和DL-α-氨基丙酸为矿化剂，采用溶剂热法多种形貌和尺寸的CuO，改变生长参数（有机溶剂、醇水比例）实现对CuO形貌的可控性制备。实验表明，有机溶剂对CuO的形貌和尺寸有较大的影响；醇水比例对CuO单体的尺寸有影响，对I万方数据CuO的整体形貌影响不大；以丁二酸为矿化剂，甲醇为有机溶剂，醇水比例为1：1时，制备了宽度为60nm、长度为140nm纳米梭最佳；醇水比例的不同可能会影响溶液的介电常数，和溶液内Cu(OH)2的脱水速率以及溶解C

8、uO晶核的浓度，从而影响CuO成核和生长速率，导致CuO尺寸的不同；不同的有机溶剂中溶剂的化学性质、对形成前驱体反应以及对优先吸附面的选择都不同，导致生成的前驱体结构的不同，导致最终枝晶的形貌和尺寸都不相同。本文采用了多种合成方法及对生长条件进行了逐一的单相调控，实现了CuO枝状晶体及其单晶体的形貌及尺寸的可控性制备。针对水热法、混合溶剂热法、混合碱融法中缺乏在有机酸为矿化剂条件下合成各个CuO枝状晶体的晶体结构和微观形貌的理论概述，做出了详细的补充说明，并针对海胆状