纳米半导体氧化亚铜的制备、表征及光电性能分析研究

论文摘要

纳米半导体氧化亚铜（Cu2O）由于良好的光催化性能,广泛应用于化学能源催化材料、环境污染有机物催化降解材料、高选择性传感器敏感材料等研究领域。属当前纳米科学和异相催化领域热门研究课题。本论文选择醋酸铜溶液体系,在氧化铟锡（ITO）导电玻璃电极上电沉积制备了Cu2O。应用循环伏安法（CV）电流-时间曲线（i-t）法、开路电位时间曲线（Ocp-t）法、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）分析法、紫外-可见光谱（UV-vis）吸收光谱法等手段,对所制备的ITO/Cu2O材料进行成核机理、形貌特征和光电性能分析研究。主要研究内容如下：1.用CV法研究了在醋酸铜溶液中制备ITO/Cu2O材料的条件,发现选择较低的沉积电位,可以避免金属铜的沉积发生；由恒电位沉积所得电流-时间关系进行计算和理论比对,证明了在所选定的条件下Cu2O的电沉积过程具备“瞬间成核”特点;用SEM镜像验证了成核密度与沉积电位的关系。2.创新性的使用脉冲法沉积树状纳米Cu2O晶体,实现了以增加纳米Cu2O比表面积为目的的形貌控制；系统的研究了脉冲沉积中脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲电位等电化学参数对结晶形貌的影响；通过本方法与前人的工作结果相比较,提出了电压脉冲沉积Cu2O的相关机理,有望用于构建更复杂结构的纳米晶体。3.研究了半导体纳米Cu2O的光电效应并对其进行了半导体性质的分型：证明加入表面活性剂聚乙二醇（PEG）可对纳米Cu2O半导体类型进行调控；实验证明具有较高比表面积的半导体纳米Cu2O,其半导体带隙宽度较小,在紫外-可见光区有更好的光学性能。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 氧化亚铜的性质、制备及应用
• 1.1.1 氧化亚铜的基本物理性质[1-7]
• 1.1.2 氧化亚铜的应用前景
• 1.1.2.1 在船舶防污涂料方面的应用
• 1.1.2.2 在光催化方面的应用
• 1.1.2.3 在其它方面的应用
• 1.1.3 氧化亚铜的制备方法
• 1.2 纳米晶体材料的形状和尺寸控制与生长理论
• 1.2.1 纳米材料的形状和尺寸与性质
• 1.2.2 晶体生长理论
• 1.2.3 一些用于形貌控制的方法
• 1.3 ITO电极简介
• 1.4 本论文选题思路和主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 电沉积氧化亚铜的成核与生长研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 电沉积氧化亚铜
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 循环伏安法分析
• 2.3.2 恒电位沉积及成核机理分析
• 2.3.3 扫描电子显微镜分析
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 电压脉冲法制备纳米氧化亚铜树枝状结构
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 电沉积枝状纳米氧化亚铜结构
• 3.2.3 表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 恒电位沉积与电压脉冲沉积的比较
• 3.3.2 生长过程
• 3.3.3 生长机理
• 3.3.4 脉冲间隔和脉冲时间的影响
• 3.3.5 沉积电位的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 氧化亚铜的光电效应研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 氧化亚铜的光电效应
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 加入表面活性剂PEG后循环伏安行为研究
• 4.3.2 加入表面活性剂PEG对光电效应的影响
• 4.3.3 树枝状氧化亚铜的光电效应及光学性质
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢