銅基納米材料之制備及催化性能概述

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1、銅基納米材料之制備及催化性能概述第一章緒論1.1引言隨著人類現(xiàn)代工業(yè)社會的發(fā)展，能源短缺與環(huán)境污染問題日漸突出，污染排放和資源消耗已逼近環(huán)境承載極限。在目前情況下，如何減少有限資源的浪費提高其利用率，已成為大家關(guān)注的焦點。近幾十年來，經(jīng)過廣泛而深入的研究，人們已找到了諸多卓有成效的解決方法。運用新技術(shù)和新方法制備出新的材料運用于工業(yè)生產(chǎn)，既能提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本，同時又能節(jié)能減排保護環(huán)境。納米材料的發(fā)展對材料學(xué)的發(fā)展貢獻巨大，其發(fā)展迅猛，已經(jīng)產(chǎn)生出巨大的經(jīng)濟效益，值得繼續(xù)深入研究，挖掘其巨大的潛力。從定義上來說，納米顆粒是

2、指具有一維或者是多維的尺寸處于納米范圍內(nèi)的顆粒（<100nm)，并且與它們的宏觀材料相比有新穎的性能。納米顆粒的合成、表征和應(yīng)用是范圍廣泛的納米技術(shù)領(lǐng)域最重要的部分。近年來，隨著從微米顆粒向納米顆粒的轉(zhuǎn)變，引起了物理和化學(xué)材料性能的巨大改變，因而納米材料成為研究者關(guān)注的重點。其中納米材料最重要的性質(zhì)如下：首先，小的顆粒尺寸增大了其比表面積，因此形成了一個量子效應(yīng)占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)；第二，比表面積的增加使得顆粒表面原子與內(nèi)部原子相比更占主導(dǎo)地位。例如，大塊的金是黃色的且不具有磁性，l0m大小的金納米粒子由于能吸收綠光而呈紅色

3、，2nm-3nm大小的金粒子具有很強的磁性，更小的金粒子則變成了絕緣體[1]。1.2相關(guān)納米材料制備方法的研究進展納米晶體是現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)，掌握了納米晶體形貌就能控制其性質(zhì)和提高相關(guān)的能力和用途。納米粒子的大小形狀很大程度上決定了納米材料所能擁有的性能類別和高低。因此，可控制備納米晶體在納米技術(shù)中占據(jù)了核心的地位。合成納米顆粒是一個復(fù)雜的過程，制備不同種類納米顆粒的技術(shù)也多種多樣。到目前為止，已經(jīng)發(fā)展了多種納米材料的制備方法：氣相沉積法、溶劑熱法、溶膠-凝膠法、熱分解法、自組裝法、微乳液法、電沉積、模板法、固相反應(yīng)法等。

4、很明顯這些技術(shù)都屬于下面這幾個的范疇里：（1)化學(xué)反應(yīng)合成；（2)蒸汽冷凝；(3)固態(tài)過程，比如研磨。通過使用以上的幾種方法，無論是單一的納米顆粒還是復(fù)合納米顆粒都可以合成。其中溶劑熱法和微乳液法均為合成納米材料的有效方法，同其它方法相比具有其獨特的優(yōu)勢。水熱合成法廣泛應(yīng)用于制備各種納米材料。磷化物、硫化物、氧化物、金屬等納米材料的制備將被作為例子進行介紹。在水溶液中制備m-v半導(dǎo)體，這主要是由GaX3、InXa(X=CKBr、I)及其相應(yīng)的有機金屬化合物強烈的水解作用導(dǎo)致的。在CTA+輔助作用下，在水溶液中制得了GaP、In

5、P納米線CTA+按照共縮合機理結(jié)合陰離子，形成片層無機表面活性劑插層結(jié)構(gòu)，這既是納米線生成的微型反應(yīng)器，又是其反應(yīng)物。水熱法也用于130-14(rC下制備過渡金屬硫化物(如NiSz、C0S2.FeS2、NiSe2等）和層狀M0S2和MoSe:。平均粒徑為500nm的立方體狀的FeS.在單源條件下水熱合成[37]。FeS2納米晶體的電化學(xué)性質(zhì)證明它具有756mAhg-i放電容量。Li等人研究了幾種一維納米結(jié)構(gòu)MnO:的合成，包括直徑為5-20nm、長度為5-10um的a-MnOa以及直徑為40-100nm、長度為2.5-4.Su

6、m的e-Mn02。水熱法也可以用來制備一些氧化物的一維納米結(jié)構(gòu)，如ZnO、TiOa、11103等[38]。此外，還可以選擇性制備空心軸和中空微球形貌的a-FeA?，其首次放電容量分別為1313和1298mAhg-i。.第二章銅微納米粒子的制備及其在鏈接化學(xué)中的應(yīng)用2.1.引言近年來，在催化、能源、電子學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域，銅納米材料得到了廣泛地應(yīng)用。金屬銅是一種具有導(dǎo)熱率高、延展性好的金屬，其導(dǎo)電性能僅次于銀。由于銅的價格遠(yuǎn)低于銀和把等貴金屬，已在冶金和電學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。運用納米技術(shù)，賤金屬銅可以替代貴金屬，使其具有廣泛地應(yīng)用前景。

7、迄今運用各種制備方法，已經(jīng)制備出各種形貌的銅微納米粒子，如較常見的納米球狀、片狀、線狀材料，以及較復(fù)雜的立方體、空心結(jié)構(gòu)等。溶液熱法可制得形貌不同的納米顆粒，比如納米線、納米帶、納米管、納米電纜、納米片、納米花、納米立方體、中空納米球、核殼結(jié)構(gòu)、各種復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)等。在各種形貌生長過程中，溶液熱法允許有更多的可變的實驗參數(shù)。因此，溶液對納米顆粒的形成及形貌控制的影響是一個重要的研究課題。本文采用溶劑熱法，以Cul作為銅源和抗壞血酸鈉（Va)作為還原劑制備得到了大小和形貌各異的微納米銅晶體。采用XRD、SEM、DRS等測試手段對

8、制備得到的微納米材料進行微觀結(jié)構(gòu)及光學(xué)等性能的表征。通過改變反應(yīng)時間測試其產(chǎn)物的組成，研究了在本體系中Cu微納米粒子的生溫，用蒸館水和乙醇反復(fù)洗滌沉淀多次，然后真空干燥，所得產(chǎn)品為紅色粉末。常溫下，將0.015mmolCul加入到20mL聚乙二醇200(PEG-200)中，機