【环境工程专业】【毕业设计】特殊形貌氧化亚铜半导体纳米材料的制备与表征

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1、（20届）毕业论文特殊形貌氧化亚铜半导体纳米材料的制备与表征II摘要:以无水CuSO4,KOH和抗坏血酸为原料，聚乙二醇为表面活性剂，采用超声法合成立方状的小尺寸的Cu2O纳米材料，并对实验条件对纳米材料的尺寸及形貌的影响进行研究。其结构采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜(SEM)等手段进行表征。关键词:超声法；Cu2O；纳米材料的制备IIAbstract:CubicalCu2OnanomatericalswithsmallsizeswerepreparedbyultrasonicmethodinwhichCuSO4,KOHandascorbicacidwerera

2、wmaterialsandPolyethyleneGlycolwassurfactant.Theeffectionofexperimentalconditionstotheshapeandsizeofchenanomaterialwasinvestigated.ThestructurewascharacterizedbyXRDandSEM.Keywords：ultrasonicmethod；Cu2O；PreparationofNanomaterialsII目录摘要:IAbstract:II目录11绪论11.1纳米材料11.2纳米材料的特性11.2.1表面效应11.2

3、.2量子尺寸效应11.2.3宏观量子隧道效应21.3纳米材料的制备方法21.4Cu2O纳米材料的制备方法21.4.1水热法21.4.2固相反应法31.4.3电化学反应法31.4.4溶剂热法41.4.5微乳液法41.4.6超声法41.4.7辐照法41.5本课题的意义52实验部分52.1仪器和试剂52.1.1仪器52.1.2试剂52.2实验方法53实验结果与分析63.1实验条件对Cu2O形貌及纳米材料尺寸的影响63.1.1超声条件与磁力搅拌条件对Cu2O形貌的影响63.1.2表面活性剂PEG对Cu2O形貌的影响73.2Cu2O的XRD图谱分析94结论11参考文献12致谢

4、141绪论1.1纳米材料纳米(Nanometer)，是一个长度单位，为10-9m，大约3～4个原子的宽度[1]。纳米材料是一门新兴学科，它是指材料微观结构在0～3维内其长度不超过100nm，材料中至少有一维处于纳米尺度范围～100nm，具有纳米结构。它有四种基本类型：纳米粒子原子团(零维)；纳米纤维和纳米管(1维)；纳米层或膜(厚度<100nm)材料(2维)；块体纳米材料(3维)[2]。按传统的材料科学体系划分，纳米材料又可进一步分为纳米金属材料、纳米陶瓷材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分结构组成，其晶粒中原子的长程有序排列和

5、无序界面成分的组成后有大量的界面，界面原子达15%～50%[3～5]。纳米材料的独特结构，使其具有不同于常规材料和单个分子的性质，如量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等，从而导致了纳米材料的力学性能、电磁性能、光学性能、热学性能等的改变，并使之在电子学、光学、化工陶瓷、生物、医药、日化诸多方面有重要价值，得到广泛的应用[6]。因此，纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，已经在当今新材料研究领域中最富有潜力，并对未来经济和社会发展有十分重要影响[7]。1.2纳米材料的特性纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。这样的系统是一种典型的介观系统。它具有表面效

6、应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。1.2.1表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。因表面原子处于“裸露”状态，周围缺少相邻的原子，有许多空悬键，易于与其他原子结合而稳定，具有较高的化学活性。如球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积与直径成反比，随着颗粒直径变小，比表面积将显著增大，表面原子所占的百分数将会显著增加，尤其当颗粒直径小于0.1μm时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1g超微颗粒表面积的总和可高达100m2，这时表面效应将不容忽略。超微颗粒的表面具有很高的活性，

7、利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代高效催化剂和储气材料以及低熔点材料。1.2.2量子尺寸效应13量子尺寸效应是指纳米粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为分散能级的现象。久保(Kubo)及其合作者提出相邻电子能级间距和颗粒直径的关系，即著名的公式：δ＝4/3·EF/N∝V-1，其中δ为能级间距，EF为费米能级，N为总电子数，V表示颗粒体积。由于粒子尺寸很小，到一定程度后已无位错且晶界较宽，表现出与粗晶不同的显著特性。1.2.3宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相