氧化亚铜生长的研究论文

关于氧化亚铜的电化学制备的目的和意义相关资料如下氧化亚铜是一种性能优异的p型半导体材料,其带隙宽度与可见光波长范围相对应,适合被太阳光直接激发而具有光催化和光电特性,非常具有应用潜力。但是氧化亚铜基光催化和光电器件并没有得到普遍应用,原因是受现有方法和工艺的限制,氧化亚铜的制备成本难以降低、制备过程较为繁复,加之本身量子效率不高,实际性能很难令人满意。因此,探索和丰富氧化亚铜的制备手段,并研究制备工艺与氧化亚铜自身属性和应用性能之间的关系,对于拓展氧化亚铜基光催化和光伏材料的应用以及能源产业的优化都具有重要的意义。从理论上讲,氧化亚铜的量子效率可以通过两种方式提高,一是通过利用异质结之间的势垒来对光生电子-空穴对实现有效分离,二是减小氧化亚铜的晶粒尺寸来阻碍光生电子-空穴对的复合。所以,本文探索了阳极氧化和电沉积等两种电化学制备方法,分别在铜箔和导电玻璃表面制备了氧化亚铜薄膜,表征了其光催化和光电性能,并重点探讨了制备工艺、薄膜成分和形貌以及光催化和光电性能方面的相互作用机理。本文的主要研究内容如下:1.利用阳极氧化+水解/还原两步法在铜箔上制备了氧化亚铜薄膜。研究了阳极氧化过程中氯化铵电解液pH值和浓度、电流密度、温度以及搅拌等工艺条件对于阳极表面成分和形貌的影响,并结合固-液界面双电层动力学、热力学模型和电化学表征数据对于影响机理进行了分析。研究表明:在阳极氧化过程中,当电解液为酸性时,铜箔表面主要生成氯化亚铜薄膜,当电解液为碱性时,则生成氢氧化铜薄膜,因为氯化铵电解液的pH值升高无论是在动力学方面还是热力学方面都更适合氢氧化铜的生成;电解液浓度升高会使产物的析出电流增加,电极表面双电层中的电荷传输和离子结合速率都得到提升,有利于氢氧化铜的生成;较高的电解液温度有利于氢氧化铜的水解反应,同时有利于氯化亚铜晶粒的长大;在阳极氧化过程中加入搅拌是防止钝化膜生成的一个必要手段,但是搅拌速度不宜过快。阳极氧化完成后,将制得的氯化亚铜薄膜浸入双氧水稀溶液并光照,可以利用水解和发泡反应将氯化亚铜薄膜转化为氧化亚铜海绵状多孔纳米晶薄膜;制得的氢氧化铜薄膜则可以通过在还原性气氛下热处理或与葡萄糖溶液反应来进行还原,转化为氧化亚铜。2.对氧化亚铜薄膜的光催化性能进行了表征。薄膜在90分钟内对甲基橙的光催化降解率达到了60%~70%;氧化亚铜薄膜还可以光催化加速氧化剂对亚甲基蓝等有机染料的氧化脱色,使得脱色速率提高了一倍以上;氧化亚铜薄膜在光照下对于污染河水水样中的藻类具有非常显著的杀灭效果,4小时内对蓝藻、绿藻和杂藻的杀灭率分别达到了100%、100%和90.9%;同时,对水样中有机污染物也起到了明显的降解作用,4小时内水样中总碳、总磷和总氮含量分别下降了10.6%、55.4%和18.4%。氧化亚铜薄膜还在光解水析氧反应中具有很高的催化活性,8小时内的单位质量产氧量达到了172.90~233.27μmol每毫克氧化亚铜。

实验performanc3.7%。数学模型的基础上

氧化亚铜电化学制备法具有流程短、成本低、操作简单、产量高、工作环境良好和产品质量高等诸多优点

实验四电化学合成纳米Cu2O薄膜一.实验导读1.电化学基础电化学作为化学的分支之一，是研究两类导体（电子导体，如金属或半导体，以及离子导体，如电解质溶液）形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换，如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应，也包含其它物理化学过程，如金属的电化学腐蚀，以及电解质溶液中的金属置换反应。电化学反应种类繁多，如原电池反应，条件是有两种金属活动性不同的金属（或一种金属，另一种导电非金属，如石墨。），及电解质溶液和闭合电路。又如电解反应，需要电源、电解质溶液、待镀物品（阳极）和镀层金属（阴极）。2.CV与一般化学氧化还原过程不同，电化学过程可以利用对研究电极施加不同的电位（正于或负于Nernst 电位），来控制电极表面上的氧化或还原过程。在电化学中常用到两种技术来研究一个电极过程：电化学循环伏安技术（CV）和电化学阶跃电位（CA）技术。循环伏安技术（cyclic voltammetry, CV）：CV 技术是对所研究的电极相对于参比电极施加三角波电位波形，记录体系电流随电位的变化的曲线, CV 技术也是电化学中最基本的技术，通过对未知研究体系的CV 研究，可以获得研究对象的反应电位或和平衡电位, 估算反应物种的量，以及判断反应的可逆性。电化学反应中物种反应的量可以依据Faraday定律估算：Q= ∫0t idt =mnF其中m为反应的摩尔量, n为电极反应中的得失电子数，F为Faraday常数（96485C.mol-1）。3.阴极还原和阳极氧化方法1）阳极氧化件下，由于外加电流的作用下，在铜、铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程.阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。化后的铜、铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，良好的耐热性，优良的绝缘性，增强了抗腐蚀性能。氧这种方法广泛用于机械零件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日用品和建筑装饰等方面。2）阴极还原阴极是正极；电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。原电池负极的构成：a.活泼性不同的金属。活泼性强的金属就是负极——锌铜原电池，锌作负极，铜作正极；b.金属和非金属（非金属必须能导电），金属是负极——锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极；c.金属与化合物，金属是负极——铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极；d.惰性电极，实质是氢为负极——氢氧燃料电池，电极均为铂。电解池负极的构成：阴极：与电源的负极相连。在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种阳离子时，按金属活动性顺序，越不活泼的金属，其阳离子的氧化性越强，越容易被还原。在水溶液中，铝之前的金属的阳离子不可能被还原。4.半导体薄膜合成技术半导体薄膜的各种制备技术及其相关的物理基础涉及真空技术、蒸发、溅射、化学气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延、液相外延、湿化学合成等各种半导体薄膜的沉积技术，本实验采用氧化-还原法制备纳米Cu2O薄膜。具体可参见《半导体薄膜技术与物理》一书，该书对半导体薄膜合成技术进行了全面、系统地介绍。5.光吸收测定带隙1）带隙带隙：导带的最低点和价带的最高点的能量之差。也称能隙。带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低带隙主要作为带隙基准的简称，带隙基准是所有基准电压中最受欢迎的一种，由于其具有与电源电压、工艺、温度变化几乎无关的突出优点，所以被广泛地应用于高精度的比较器、A/D或D/A转换器、LDO稳压器以及其他许多模拟集成电路中。带隙的主要作用是在集成电路中提供稳定的参考电压或参考电流，这就要求基准对电源电压的变化和温度的变化不敏感。2）直接带隙半导体（形成半满能带）只需要吸收能量。二．实验提要首先，通过条件控制制备出不同形貌的Cu2O薄膜，有三个主要形貌的薄膜形成：室温搅拌条件下，醋酸铜电解液中直接在ITO导电玻璃上电沉积出规则的树枝状结构的Cu2O薄膜；向醋酸铜电解液中加入简单盐作为形貌控制剂，发现含Cl-离子盐的加入能够明显改变Cu2O晶体的形貌，并且随着Cl-离子浓度的增加,Cu2O 晶体的形貌从星形逐渐向方形结构变化；向醋酸铜电解液中加入CTAB、DTAC等阳离子表面活性剂作为添加剂来控制电沉积Cu2O晶体形貌的研究，发现Cu2O薄膜的形貌从星形、花瓣形到多孔球形结构的变化过程。同时，研究形成不同形貌的可能机理。其次，对制备的薄膜进行了性能研究，可以发现树枝形结构的Cu2O薄膜在电催化氧化葡萄糖方面具有较好的性能，可作为无酶葡萄糖传感器的开发与应用；方形结构的Cu2O薄膜的表面光电压信号较强，在光电子器件方面有应用前景；多孔球形的Cu2O薄膜的光致发光性能较好，说明该结构的Cu2O薄膜在光学器件方面具有较好的应用前景。三．实验内容1．药品2．仪器3．实验步骤四．表征方法XRD、SEM分析材料组成和结构；光吸收光谱分析Cu2O薄膜在可见光范围内具有较好的光吸收性能；光催化降解实验表明：在可见光下，Cu2O薄膜对罗丹明B的降解具有较强的光催化活性。五．思考题参考文献￥5.9百度文库VIP限时优惠现在开通,立享6亿+VIP内容立即获取电化学合成氧化亚铜实验四电化学合成纳米Cu2O薄膜一.实验导读1.电化学基础电化学作为化学的分支之一，是研究两类导体（电子导体，如金属或半导体，以及离子导体，如电解质溶液）形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换，如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应，也包含其它物理化学过程，如金属的电化学腐蚀，以及电解质溶液中的金属置换反应。第 1 页电化学反应种类繁多，如原电池反应，条件是有两种金属活动性不同的金属（或一种金属，另一种导电非金属，如石墨。），及电解质溶液和闭合电路。又如电解反应，需要电源、电解质溶液、待镀物品（阳极）和镀层金属（阴极）。