特殊形貌氧化亚铜半导体纳米材料的制备与表征开题报告

《特殊形貌氧化亚铜半导体纳米材料的制备与表征开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、开题报告特殊形貌氧化亚铜半导体纳米材料的制备与表征1选题的背景和意义纳米(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

2、界面两部分结构组成，其晶粒中原子的长程有序排列和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]。纳米颗粒的形状和大小对物质的物理和化学性质有重要影响，例如电子、光学、热量和催化性质[7]。所以对形状和大小很好控制的纳米颗粒的分析已成为了材料研究的焦点。在金属氧化物之中，氧化亚铜(C

3、u2O)由于它的固有特性，近年来受到了可观的青睐。氧化亚铜(Cu2O)作为一种具有独特光、磁学特性的p型半导体材料，带隙宽度为2.11eV，激子在单晶中可以连续地传输，使它具有较高的吸光系数，成为制作光电转化器的重要材料。氧化亚铜在干燥的空气中室温下稳定，但在潮湿的空气中容易被氧化成黑色的氧化铜，导致变质。自然界中的氧化亚铜可存在于红棕色的赤铜矿(cuprite)中，人工合成的氧化亚铜通常为粉末形式，也可以制备成纳米薄膜、纳米线或纳米棒等形态。由于合成方法和颗粒大小的不同，氧化亚铜表现为黄、橙、红、紫等多种颜色[8]。1.1氧化亚铜纳米材料的应用氧化亚铜(Cu2

4、O)作为一种具有独特光、磁学特性的p型半导体材料，在太阳能转换、电子学、磁储存装置、生物传感及催化方面有着潜在的应用。氧化亚铜带隙宽度为2.11eV，激子在单晶中可以连续地传输，使它具有较高的吸光系数，成为制作光电转化器的重要材料。氧化亚铜是一种应用历史悠久的防污剂，具有低毒、价廉等优点，同时存在易沉降、释放。速率不稳定等缺点。而纳米氧化亚铜的释放速率稳定，可改善涂料的防污性能[9]。1.1.1纳米氧化亚铜在光催化方面的应用　半导体光催化技术是解决环境污染问题的有效手段[10],从光催化的催化机理出发,在分析了二氧化钛光催化剂的局限性的基础上，新型的可见光型半导

5、体光催化剂—纳米氧化亚铜,在光催化方面有广大的应用。刘小玲等[11]以太阳光为光源，采用自制纳米Cu2O粉末，在太阳光照下对印染废水进行光催化氧化处理，研究了光照时间，废水起始pH，氧供应量对COD和色度去除的影响。试验结果表明，增加供氧量，提高处理pH值均能提高COD和色度去除率。催化剂连续使用，具有很好的稳定性，便于工业使用。何开棘等[12]采用高强度机械混合的特殊液相沉淀法制备了纳米Cu2O粉体，通过TEM和XRD对其进行表征。用它做催化剂在日光作用下对酸性品红溶液进行了光催化降解实验，研究了葡萄糖添加浓度、酸性品红溶液的初始浓度和催化剂的重复使用对光催化

6、性能的影响。结果表明分散剂葡萄糖浓度为7g/L时制得的纳米Cu2O光催化活性最佳，当酸性品红溶液的初始浓度为6mg/L时，2.5h降解率高达99.1%，重复使用6次后其降解率仍可达到75%。马腾飞[13]以模拟可见光为光源，在自制纳米Cu2O粉末悬浮体系中，以亚甲基蓝溶液光催化降解反应为模型，研究影响亚甲基蓝光催化降解的各种因素。结果表明：对于浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液，当催化剂与亚甲基蓝溶液的固液比为5g/L时，太阳光辐照2h后，降解率能够达到92.46%，且加入H2O2、提高溶液pH值等方法可以显著提高亚甲基蓝的脱色降解速率。1.1.2纳米氧化亚铜在生

7、物传感方面的应用孙永波等[14]人将超声化学法合成的具有较大孔径和表面积的Cu2O多孔纳米微球和Nafion膜、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合滴加到玻碳电极(GC)表面，制成Cu2O/Nafion/DMF-GC修饰电极。在pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)能在该修饰电极表面有效聚集，并在600mV处出现灵敏的氧化峰。在不同的底液中pH值对检测影响较大，当pH=7.0时，检测效果最好，峰电流与NADH浓度在0.01～20mmol/L范围内呈良好的线性关系，检出限为3.34μmol/L。将Cu2O-GC和Cu2O/Nafi

8、on/DMF-GC电极进