不同形貌铜纳米颗粒的制备与催化性能研究_赵一
不同形貌纳米氧化铜的合成及导热应用
不同形貌纳米氧化铜的合成及导热应用张李烨;汪明珠;于伟【摘要】纳米氧化铜(CuO)在传感器、催化及强化传热领域有优异的性能.以微生物法浸取的Cu2+为铜源,通过改变溶液的pH制备不同形貌的纳米CuO,并对产物进行表征与分析.制备了以硅油为基体的含纳米CuO的纳米流体,并测试了其热导率.结果表明,纳米流体的热导率与添加CuO的体积分数基本呈线性关系.当添加相的体积分数为5％时,片状、梭子状和蒲公英状的CuO纳米流体热导率分别提高了12.3％、12.9％和29.0％.这说明CuO的形貌对复合体系的热导率有显著的影响,其中蒲公英状的纳米材料效果最佳.【期刊名称】《上海第二工业大学学报》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】5页(P18-22)【关键词】纳米氧化铜;热导率;硅油;纳米流体【作者】张李烨;汪明珠;于伟【作者单位】上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209【正文语种】中文【中图分类】TK1240 引言氧化铜(CuO)因其独特的性质(着色、吸光、化学活性等)在光学、催化剂等领域有着广泛的应用。
普通的CuO主要用作玻璃、陶瓷等的着色剂和颜料,也可以用作玻璃的磨光剂、杀菌剂、油漆的防皱剂等。
当CuO粉体大小达到纳米级后,其具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应。
纳米CuO因在磁性、光吸收、热阻、化学活性等方面具有特殊的物化性能,其应用更加广泛,可以运用到光催化剂[1]、传感器[2]、电池等方面。
此外其在热导、超导材料等领域也有不错的应用前景[3],进而受到了人们普遍的关注。
纳米CuO的制备方法非常多,包括固相法、液相法和电化学法[4]。
其中固相法制备CuO粉末工艺简单、产率高,但颗粒比较大,均匀性较差;电化学法制备的CuO粉颗粒纯度高、分散性好、对环境污染也小;但对实验研究而言,由于液相法具有反应条件易控制,所得产品纯度高,材料处理方便等优势,通常使用液相法制备多种形貌的CuO粉[5]。
不同形貌ZnO@PANI纳米复合材料的制备及光催化性质
不同形貌ZnO@PANI纳米复合材料的制备及光催化性质吴振玉;李奉杰;李村;朱维菊;方敏【摘要】采用直接沉淀法和水热合成法制备出形貌和尺寸比较均一的颗粒状、棒状和球形花状的纳米ZnO.使用硅烷偶联剂KH-42(苯胺甲基三乙氧基硅烷,C6H5-NH-CH2-Si(OCH3)3)对所得纳米ZnO进行表面化学修饰,修饰后的纳米ZnO(m-ZnO),经由皮克林乳液聚合法使苯胺单体在其表面聚合,形成聚苯胺(PANI)包覆的氧化锌纳米复合材料(m-ZnO@PANI),采用XRD、SEM、HRTEM、FTIR、UV-Vis、TG等对样品进行表征;研究了m-ZnO@PANI纳米复合材料对亚甲基蓝(MB)的光催化性能.结果表明,复合材料对可见光也有较强的吸收,在紫外、可见光照射下都有较好的光催化降解效率.其中,棒状ZnO纳米复合材料的光催化降解性能最好,它的紫外-可见光和可见光光催化降解率分别达到98.2％和97.1％,而且复合材料的光催化性能稳定,二次循环的紫外-可见光催化降解率仍达到96.0％.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2013(029)010【总页数】8页(P2091-2098)【关键词】纳米氧化锌;聚苯胺;复合材料;光催化【作者】吴振玉;李奉杰;李村;朱维菊;方敏【作者单位】安徽大学化学化工学院,合肥230601;安徽大学化学化工学院,合肥230601;安徽大学化学化工学院,合肥230601;安徽大学化学化工学院,合肥230601;安徽大学化学化工学院,合肥230601【正文语种】中文【中图分类】O643.360 引言近年来，随着环境污染的加剧，控制污染、保护环境，实现可持续发展是人们的共同愿望。
半导体光催化成为污染控制化学研究的一个热点，是一种具有广阔应用背景的绿色环境治理技术，其中光催化降解是指半导体光催化剂在光照条件下可以产生具有强氧化性的OH·自由基氧化分解各种有机污染物。
不同形貌硫化镍纳米材料的可控合成及电化学性能研究
不同形貌硫化镍纳米材料的可控合成及电化学性能研究郎雷鸣【摘要】该文主要采用简单的溶剂热和水热法通过控制不同条件如硫源和表面活性剂合成了多种形貌的硫化镍纳米材料，在使用L-胱氨酸，硫代乙酰胺作为硫源以及PEG2000作为表面活性剂时，分别获得了规整的硫化镍实心球，海胆状硫化镍空心微球以及由纳米粒子组成的空心球，分别测定了三者的电化学性能，结果表明海胆状硫化镍空心微球的循环性能较好，循环30次以后放电容量保持在200mAhg^-1左右．%Nickel sulfide nanomaterials with different morphologies were synthesized by solvothermal and hydrothermal methods under different reaction conditions, such as different surfactants and sulfur sources. Regular NiS microspheres, urchin-like mierospheres and hollow spheres were obtained by using L-cystine and TAA as sulfur sources and PEG2000 as surfactant respectively. Electrochemical performance of the samples was analyzed as a cathode of lithium-ion batteries. The results indicated that the cyclic performance of urchin-like NiS hollow micro- spheres was better than that of NiS microspheres and hollow spheres. The discharge capacity of 200 mA h g- ^-1 still remained after 30 cycles.【期刊名称】《南京晓庄学院学报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】硫化镍;可控合成;电化学【作者】郎雷鸣【作者单位】南京晓庄学院生物化工与环境工程学院,江苏南京211171【正文语种】中文【中图分类】O6140 引言低维结构的纳米材料由于具有独特的物理、化学和光电性能一直以来就受到学者们的关注.随着纳米材料的快速发展，已经成功合成出不同形貌的低维结构的纳米材料［1-6］，这些材料在催化、药物传输、光学材料和电池材料等领域表现出极大的潜在应用价值［7-9］.不同形貌和结构的材料在性能方面有很大的差异，进而表现出不同的实际应用价值，为了合成性能更为优越的纳米材料，实现对形貌和结构的可控合成是材料合成的关键，因此，材料的不同形貌和结构对其性能的影响一直是科研工作者关注的焦点.在众多的材料中，金属硫化物由于具有特殊的光学、磁学以及催化性质而成为研究的热点.硫化镍除了具有在临界温度时，高温相NiS由顺磁性的导体转变为反铁磁性的半导体这种特殊的性质外，它还在太阳能电池、加氢脱硫催化反应，以及光电导材料和锂电池电极材料等方面都有着广泛的应用［10］，因而备受关注.目前，多种形貌的NiS纳米材料被相继合成出来，如纳米晶、纳米棒、三角状纳米棱柱、薄膜、空心球以及通过自组装方法获得的由纳米针或纳米片组成的三维花状或海胆状NiS微球［11-16］.但以L-胱氨酸为硫源合成很规整的硫化镍纳米材料还未见报导，此外，系统研究各种因素对硫化镍形貌的影响以及对不同形貌硫化镍纳米材料电化学性能的研究都较为少见.本文主要采用简单的溶剂热法以L-胱氨酸为硫源成功合成了形貌规整的NiS微球，并研究了不同硫源、表面活性剂以及配体对硫化镍形貌的影响，以形貌较好的海胆状NiS空心微球，NiS实心微球和由纳米粒子组成的空心球为电极材料，对其进行了锂离子充放电性能测试，海胆状NiS微球显示出了较好的充放电性能和循环性能.1 实验部分1.1 硫化镍纳米材料的制备准确称取氯化镍和硫源各2 mmol，在磁力搅拌下溶于20 ml乙二醇中，待固体全部溶解后，加入2.0 ml乙二胺，搅拌片刻后将澄清透明溶液转移到高压釜中，将高压釜放入烘箱190℃加热反应24小时得尺寸均一的硫化镍纳米材料.自然冷却到室温，取出反应釜，在1000转/分的转速下离心分离产品并用无水乙醇洗涤产品3—4次.真空干燥后备用.在相同的实验方法下使用不同硫源和表面活性剂合成不同形貌的硫化镍微纳米材料.1.2 锂离子电池电极材料的制备和电化学性能测试将活性物质按NiS∶碳黑∶聚四氟乙烯(PTFE)=8∶1∶1(质量比)的比例均匀混合后，涂在宽度为8mm的铜箔表面，在100℃下真空干燥至少8 h，即可得工作电极.采用金属锂作为对电极，1 mol·L-1 LiPF6的碳酸乙烯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶液(EC∶DMC∶DEC=1∶1∶1)作为电解液，在氩气保护的手套箱(Labconco glovebox)中进行电池组装，构筑锂离子电池进行充放电容量和循环性能测试.电化学性能测试时采用的是两电极体系，在充放电测试系统(Land CT2001)上进行充放电实验和循环性能测试，相应的充放电电流密度为0.2 mA/cm2，电势范围为3.0～0.1 V.图1 硫化镍微球的a-b)SEM图片，c)XRD和d)EDS谱图2 结果与讨论2.1 硫化镍微球SEM、XRD、EDS分析图1是以L-胱氨酸为硫源合成的NiS微球的扫描电镜图片、XRD以及EDS谱图，图1a是大面积的扫描电镜图，图中可以看到制备的NiS都为形貌规整的球形结构，大小均一，图1b是放大的SEM图片，可以清楚地看到NiS微球尺寸非常均一，平均直径为2—3 μm，从图中NiS微球某些破损处可以看到，所制备的产品有形成空心结构的趋势.物质的相结构通过XRD来进行表征.图1c是制备的硫化镍XRD 图，从图中可以看出所制备的产品为纯六方相(α)的 NiS，XRD 图谱中在2θ角为30.4°、34.7°、45.9°、53.7°处分别对应于α 相 NiS 的(100)、(101)、(102)、(110)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 75-0613)完全一致.图1d是NiS的EDS谱图，图中显示产物中只含有硫和镍两种元素，两个小的杂峰来源于基底的碳和氧，镍和硫的原子个数比接近于1∶1，与硫化镍化学式中元素个数比相吻合.2.2 不同硫源、表面活性剂对硫化镍形貌的影响为了比较不同硫源对硫化镍纳米材料形貌的影响，我们使用硫代乙酰胺、硫代氨基脲、硫脲、硫代硫酸钠以及硫化钠替代L-胱氨酸，当使用硫代乙酰胺为硫源时，合成的产品全为大小比较均一的由针状纳米棒组成的海胆状球形结构，图2是海胆状NiS微球的扫描电镜图片和XRD谱图，图2a是大面积的扫描电镜图，图中可以看到制备的NiS微球大小非常均一，图2b是放大的SEM照片，可以清楚地看到NiS微球表面是由针状纳米棒组装而成的海胆状结构，平均直径为6 μm左右，将单个微球进行放大，针状纳米棒和空心结构清晰可见，纳米棒的直径为40 nm左右(图2c).图2d是制备的硫化镍XRD图，从图中可以看出硫化镍产物中存在两种相结构，斜方六面体相(β)的NiS和六方相(α)NiS，前者的2θ 角为18.5°、30.4°、32.8°、35.8°、40.6°、48.9°分别对应(110)、(101)、(300)、(021)、(211)、(131)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 12-0041)相一致.后者的2θ角为30.4°、34.7°、45.9°、53.7°分别对应于α 相 NiS 的(100)、(101)、(102)、(110)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 75-0613)完全一致.这与使用L-胱氨酸为硫源制备产品的XRD图有很大区别，说明硫源的不同对产品的相结构有很大的影响.图2 海胆状硫化镍空心球的a-c)SEM图片以及d)XRD谱图将硫源换为硫脲后，获得很多由较粗的纳米棒组成的花状结构(图3a)，但大小不一，有部分其他不规整的形貌出现.当使用硫代氨基脲后，得到的则是杂乱无章、大小不一的粒子以及少量由针状纳米棒组成的海胆状结构(图3b)，但都欠规整.使用硫代硫酸钠作为硫源时，得到的硫化镍则为长短不一、粗细不等的短棒(图3c)，短棒平均直径在3微米左右，而使用硫化钠合成的产品都为杂乱无章的粒子(图3d)，由此可见，硫源对硫化镍纳米材料的形貌有着极其重要影响.图3 使用不同硫源合成的NiS纳米材料的SEM图片:a)硫脲，b)硫代氨基脲，c)硫代硫酸钠，d)硫化钠表面活性剂在材料合成中常用来控制产品的形貌，不同表面活性剂的使用可以获得形貌相差很大的硫化镍产品，在使用L-胱氨酸作为硫源，水作为溶剂，用PVP和PEG2000作为表面活性剂时，得到了如图4两种形貌的硫化镍纳米材料，图4a是使用PVP作为表面活性剂合成产品的TEM图片，从图中可以看出制备的硫化镍为大小比较均一的球形粒子，平均尺寸在50 nm左右，而使用PEG2000合成的产品则为由许多小粒子组成的空心球结构(图4b)，空心球球壁很薄，直径为100 nm左右.通过以上实验说明在相同条件下，使用不同的表面活性剂会得到形貌截然不同的产品，因此可以通过控制表面活性剂的种类来控制产品的形貌.2.3 电化学性能测试锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池，由于具有突出的优点而有着广泛的应用.目前，锂离子电池的电极材料也发展非常迅猛，有许多不同物质的或新的结构的电极材料被研制出来，但以金属硫化物为电极材料的研究并不多见，而NiS由于其具有较高的理论容量在锂离子电池中也有着潜在的应用价值.图4 a)NiS纳米粒子和b)NiS空心球的TEM图片因此，我们分别以海胆状硫化镍空心微球(图2)、纳米粒子组成的硫化镍空心球(图4b)和硫化镍微球(图1)为工作电极，金属Li作为对电极，构筑了Li离子电池，测试了三者的锂离子充放电性能.图5a为海胆状硫化镍空心微球的循环性能图，图中显示首次放电容量超过900 mA h g-1，高于文献所报道的NiS电极材料的理论放电容量［17］，但电池充放电容量衰减较快，循环四次以后容量衰减到350 mA h g-1左右，随着循环次数的增加逐渐趋于稳定，当循环到30次以后放电容量依然能保持在200 mA h g-1左右.而用硫化镍微球作为电极首次放电容量只有不到500 mA h g-1，循环30次以后稳定在150 mA h g-1左右(图5b)，低于海胆状硫化镍空心微球，但相对比较稳定，衰减率不高.虽然NiS空心球首次放电容量也达到800 mA h g-1左右，但电池容量衰减也较快，循环30次以后容量只有不到80 mA h g-1(图5c)，循环性能要明显差于前两者.性能出现以上差异主要是由于海胆状NiS空心微球具有空心的内腔和分级结构的壳，有较大的界面面积和方便的扩散通道，有利于电化学充放电过程的进行，因而循环性能较好，而NiS空心球球壁由许多小粒子组成，球壁较薄，结构比较疏松，循环过程中结构易遭破坏而导致充放电容量的显著衰减.NiS微球充放电容量不高主要是由于其实心结构阻碍了锂离子的嵌入与释放，但其结构相对比较稳定，所以放电容量衰减较慢.由此可见，材料的形貌对锂离子充放电性能有显著的影响，结构稳定、界面面积大的材料可获得更高的充放电容量和更好的循环性能.3 小结图5 a)海胆状NiS空心微球、b)NiS微球和c)NiS空心球的循环性能图(电流密度为0.2 mA/cm2，电势范围为3.0-0.1 V)本文主要通过简单的溶剂热法和水热法制备了多种形貌的硫化镍纳米材料，通过控制不同的硫源成功合成了海胆状空心微球、大小均一的实心微球以及纳米棒等形貌的硫化镍，使用不同的表面活性剂获得了球形粒子和空心球，实现了硫化镍纳米材料形貌的可控合成.分别对海胆状空心微球等三种形貌硫化镍进行了电化学性能测试，结果表明海胆状硫化镍空心微球首次放电容量和循环性能都要好于实心微球和由纳米粒子组成的空心球，循环30次以后放电容量保持在200 mAhg-1左右，显示了较好的循环性能，但放电容量相对还较低，如何通过改进实验条件获得形貌新颖，结构稳定，性能优越的纳米材料将是本课题进一步努力的方向.参考文献:【相关文献】［1］Zhu G，Xu Z.Controllable Growth of Semiconductor Heterostructures Mediated by Bifunctional Ag2S Nanocrystals as Catalyst or Source-Host［J］.J.Am.Chem.Soc.，2011，133(1):148.［2］Hu J，Bando Y，Zhan J，et al.Fabrication of Silica-Shielded Ga-ZnS Metal-Semiconductor Nanowire Heterojunctions［J］.Adv.Mater.，2005，17(16):1964.［3］Liu B，Zeng H C.Fabrication of ZnO“Dandelions”via a Modifi ed Kirkendall Process ［J］.J.Am.Chem.Soc.，2004，126(51):16744.［4］Zhou J，Ding Y，Deng S Z，et al.Three-Dimensional Tungsten Oxide Nanowire Networks［J］.Adv.Mater.，2005，17(17):2107.［5］Xu L，Ding Y-S，Chen C-H，et al.3D Flowerlike α-Nickel Hydroxide with Enhanced Electrochemical Activity Synthesized by Microwave-Assisted Hydrothermal Method ［J］.Chem.Mater.，2008，20(1):308.［6］Cheng Y，Wang Y S，Jia C，et al.J.Phys.Chem.B，MnS Hierarchical Hollow Spheres with Novel Shell Structure［J］.2006，110(48):24399.［7］Cao A M，Hu J S，Liang H P，et al.Self-Assembled VanadiumPentoxide(V2O5)Hollow Microspheres from Nanorods and Their Application in Lithium-Ion Batteries［J］.Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44(28):4391.［8］Hu J，Ren L，Guo Y，et al.Mass Production and High Photocatalytic Activity of ZnS Nanoporous Nanoparticles［J］.Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44(8):1269.［9］Lou X W，Deng D，Lee J Y，et al.Self-Supported Formation of NeedlelikeCo3O4Nanotubes and Their Application as Lithium-Ion Battery 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一维Cu-Au纳米异质结构制备及催化性能研究
一维Cu-Au纳米异质结构制备及催化性能研究陆标;居乐乐;沈秋平;刘爱萍【摘要】以铜纳米线(CuNWs)为牺牲模板，通过改进的置换反应并结合柯肯达尔效应制备一系列一维 Cu-Au纳米异质结构，借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等技术探究产物的表面形貌、微观结构及组成。
与采用硬模板法制备的一维金属纳米异质结构相比，该方法仅仅通过改变反应物中铜与金的摩尔比就能获得不同形貌的一维铜基纳米异质结构。
此外，将这些纳米异质结构材料作为催化剂催化还原对硝基苯酚，其催化性能优于单纯的 Cu NWs催化剂。
其中多孔Cu-Au纳米管由于其特殊的空心多孔结构与组分协同作用，表现出最优异的催化活性。
%A series of one-dimensional Cu-Au nano-heterostructures were synthesized through combining modified galvanic replacement reactions with the Kirkendall effect and using Cu nanowires (Cu NWs)as the sacrificial template.The surface morphology,microstructure and components of these nano-heterostructures were investigated by scanning electron microscopy,transmission electron microscopy and X-ray diffraction pared with one-dimensional metal nano-heterostructures prepared with hard template method, our method could gain one-dimensional Cu-based nano-heterostructures with different morphologies j ust by changing the reactant molar ratio of Cu and Au in the reaction system. Furthermore,these one-dimensional Cu-Au nano-heterostructures could be used as chemocatalysts for the catalytic reduction of 4-nitrophenol,and the catalytic performance was superior to Cu NWs catalyst. Especially,the porous Cu-Au nanotubes show the mostoutstanding catalytic performance due to the specific porous nanostructure and synergistic effect of their constituents.【期刊名称】《浙江理工大学学报》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】6页(P146-151)【关键词】铜纳米线;一维纳米异质结构;牺牲模板;催化性能【作者】陆标;居乐乐;沈秋平;刘爱萍【作者单位】浙江理工大学，光电材料与器件中心，杭州310018;浙江理工大学，光电材料与器件中心，杭州 310018;浙江理工大学，光电材料与器件中心，杭州310018;浙江理工大学，光电材料与器件中心，杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】O69;TB31一维金属纳米材料由于其优异的物理化学性能被广泛应用于催化[1-2]、电子器件[3]和表面增强拉曼散射等领域[4]。
不同形貌氧化铜的制备及其光催化性能研究
不同形貌氧化铜的制备及其光催化性能研究
氧化铜是一种利用多种方式合成的无定形材料，具有良好的光催化活性。
近些年来，不同形貌氧化铜的制备及其光催化性能研究得到了快速发展。
不同形貌的氧化铜的制备主要采用非晶态沉淀合成法、溶胶-凝胶法、工业废物利用法、臭氧氧化法、以及溶剂蒸发法。
在普通溶剂中，可通过离子交换、两相沉淀、超声强化皂化法等方法来制备出不同形貌的氧化铜。
其中，非晶态沉淀合成法制备出的氧化铜具有较大的表面积和低成本优势。
而溶胶-凝胶法能够使被试材料产生更大的晶界结构，更具高效和更高的结构稳定性。
研究发现，不同形貌氧化铜的光催化性能可大大提高，可以有效地分解有机污染物，如二氧化硫、氮氧化物和VOCs。
针对不同形貌的氧化铜，在光谱研究方面，可以有效地将其分解的有机污染物的反应过程更清晰地表征出来。
而且，不同形貌氧化铜在光催化反应中所呈现出来的机理也有所不同，能够更好地帮助我们掌握其光催化活性。
此外，研究表明，不同形貌氧化铜具有不同的熔凝温度和熔凝特征，即可以更有效地吸附高分子污染物，从而帮助我们改善氧化铜的光催化性能。
因此，不同形貌氧化铜的制备及其光催化性能研究在水污染处理、气体污染控制等方面有着重要的意义，未来还有很多需要进一步研究的问题，以提高氧化铜的光催化性能，为人类提供可持续的环境保护措施。
ZnS_Cu纳米颗粒的制备及发光性质
ZnS∶Cu纳米颗粒的制备及发光性质3孙远光,曹立新,柳 伟,苏 革,曲 华,姜代旬(中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东青岛266100)摘 要: 采用水热法制备了Cu离子掺杂的ZnS (ZnS∶Cu)纳米颗粒,研究了锌硫比和反应时间对ZnS∶Cu纳米颗粒光致发光性质的影响。
通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品的物相和形貌进行分析表征,发现该方法得到立方闪锌矿结构的球形ZnS∶Cu纳米晶,粒径在1～6nm之间。
室温下,用350nm波长的紫外光激发ZnS∶Cu纳米粒子,可以得到归属于浅施主能级与铜t2能级之间的跃迁产生的绿色发光,发光强度随锌硫比的增大和反应时间的延长先增强后减弱,发射峰位随锌硫比和反应时间的变化有一定移动。
认为浅施主能级为与硫空位有关的能级,锌硫比和反应时间对硫空位的数量和能级位置有一定影响。
关键词: ZnS∶Cu纳米晶;水热法;光致发光中图分类号: O611.4;O614.24文献标识码:A 文章编号:100129731(2009)04206892041 引 言ZnS是一种性能优越的Ⅱ2Ⅵ族发光材料,禁带宽度为3.66eV。
属于直接带结构半导体,在荧屏显示领域已有广泛应用。
近年来,随着纳米材料研究的深入,国内外对ZnS纳米发光材料已进行了多方面的研究,当ZnS中掺入稀土离子或过渡金属离子(如掺Mn[1]、Cu[2～8]、Ag[9])作为激活剂时,可改变基质内部能带结构,形成各种不同的发光能级。
例如,铜离子作为ZnS的激活剂时,在4个硫离子形成的四面体晶体场中,铜的3d9基态分裂为较高的t2能级和较低的e 能级。
相对于锰掺杂,关于铜掺杂ZnS的研究较少,具体到纳米级光致发光材料,就更少了。
纳米级ZnS∶Cu粒子可以用多种方法制备,但不同的工艺形成不同的能级,引起其发光性质的不同。
例如,刘昌辉等[3]研究了硫脲和硫代硫酸钠体系中, Cu+掺杂浓度为0.6%时发射达到最强.该发射峰随掺杂浓度的提高和微粒生长时间的延长而红移;当Cu+掺杂浓度为0.2%时,ZnS∶Cu纳米微粒还产生一个位于450nm的蓝色发射带,该发射带在掺杂浓度更高时被猝灭。
浙江大学理学院第十二期校级srtp学生立项评审汇总表
07
程度
张帼奋 副教授 王邱玉
孙逸飞
06 空间-时间统计模型的研究及应用
张荣茂 副研究 左姝劼
员
杨旸
组合优化中若干 问题的研 究与算法的 分析和优
07
谈之奕 教授
化
张一炜 杨梭 韩 方秋
张文博
雷臻
07 断路器机制在我国证券市场有效性的研究
李胜宏 教授 朱 剑 李
斌
赵威任
07 多元函数极值的高阶判别法及程序实现
陈杰诚 教授 刘海生
郑众
07 利用 Matlab 软件研究三角级数的收敛性问题 贾厚玉 副教授 车 梦 璐
1
21. 崔欣 22.
佘晓萌
23. 沈小勇 24.
樊琪
25. 张连云
26. 马宇斌 27. 谭越 28. 叶 兵 29. 宋平越 30. 朱 琼 31.
鲍金科 32. 廖 扬 33. 陈 拓 34.
07 居点变迁
讲师
07 多客体识别的机制研究
徐青
07 以校内网为例的真实虚拟社区用户的心理与行 吴明证 为研究
07 儿童脚印地板的创新设计及其工效学分析
张智君
07 积极情绪对面部表情认知及记忆的影响
许百华
07 后悔体验对不同风险偏好者决策的影响
马剑虹
郑全全 07 焦虑在特定情境（谈判情境下）对决策的影响
张昭教授 周宏伟副教授
朱岩教授
07 浙大紫金港校区三维导览及分析
刘仁义 教授
07 论杭州地铁对其周边商住用房价格的影响
冯友建 副教授
07 基于 GIS 和 RS 的浙大三校区景观格局对比分析 陆丽珍 副教授
07 杭州民间传说与民俗的整理、表达与研究
纳米材料导论 第二章 纳米粒子的制备方法
2．2．1机械粉碎法
6．纳米气流粉碎气流磨
原 理 ： 利 用 高 速 气 流 (300—500m/s) 或 热蒸气(300—450℃)的能量使粒子相互 产生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。 在粉碎室中，粒子之间碰撞频率远高 于粒子与器壁之间的碰撞。 特点：产品的粒径下限可达到0.1μm以 下。除了产品粒度微细以外，气流粉 碎的产品还具有粒度分布窄、粒子表 面光滑、形状规则、纯度高、活性大、 分散性好等优点。
基本粉碎方式：压碎、剪碎、冲击粉碎 和磨碎。
种类：湿法粉碎
干法粉碎
一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机和振动
磨是磨碎与冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、剪碎、磨
碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合，等等。
7
球磨过程中引起粉末粒度发生变化的机理有两种： 一种：颗粒之间或颗粒与磨球之间互相摩擦,使得一定粒度范 围内的颗粒造成表面粉碎,结果形成大和小两种粒度的新颗粒, 称为摩擦粉碎或表面粉碎。 另一种：由于球对颗粒或颗粒对颗粒的冲击、碰撞和剪切等 作用,从颗粒中近似等体积地分割出两个小颗粒,称为冲击压缩 粉碎或体积粉碎。
4）材质可选择玛瑙， 氮化硅，氧化铝，氧化 锆，不锈钢，普通钢， 碳化钨，包裹塑料的不 锈钢。
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滚筒式球磨
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行星球磨
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参考文献：
2．2．1机械粉碎法
1）高能球磨制备ZnSe纳米晶粉体
车俊 姚熹 姜海青 汪敏强，西安交通大学,
《稀有金属材料与工程》-2006
将相同摩尔比的Zn粉和Se粉放在球磨罐(WC)中，选用球石 直径为10mm，原料：球石＝1：20，干磨，在氮气保护下， 球磨60min即可获得纯立方闪锌矿结构，避免了ZnO相的出 现。晶粒的尺寸用Scherrer公式计算为5nm，用TEM直接观察 的尺寸为10nm左右。
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宝鸡文理学院学报(自然科学版),第28卷,第4期,第293-297页,2008年12月Jo ur na l of Baoji U niver sity o f A rts and Sciences(Natur al Science),V ol.28,N o.4,pp.293-297,Dec.2008不同形貌铜纳米颗粒的制备与催化性能研究*赵一(陕西师范大学化学与材料科学学院,陕西西安710062)摘要:目的制备一系列不同形貌的铜纳米颗粒,探讨影响金属纳米晶体形貌和尺寸的因素,并研究其催化性能。
方法采用化学还原法和水热法进行合成。
结果合成出立方体,小球体,片状和枝状形貌的铜纳米颗粒,并选用立方体和小球体这两种具有代表性的铜纳米颗粒应用于苯羟基化反应中,发现立方体形状的铜纳米颗粒具有更高的催化活性。
结论就大多数反应而言,较低的反应前驱物浓度、较低的反应体系温度、较长的反应时间以及适当的助剂,有利于生成形貌规整,尺寸均匀,分散性较好的纳米晶体;且铜纳米颗粒催化活性与其暴露晶面有关,高能晶面的催化活性较高。
关键词:铜;纳米结构;催化中图分类号:O614.121文献标志码:A文章编号:1007-1261(2008)04-0293-05Preparation and studying on catalytic performance ofcopper nanoparticles with different shapesZH AO Yi(Schoo l o f Chemistr y&M ateria ls Science,Shaanxi No rmal U niver sity,Xi.an710062,Shaanx i,China)Abstract:Aim T o pro duce copper nanoparticles w ith different shapes and discuss the influences of sizes and shapes in synthesis o f nanoparticles and their catalysis performance.Methods T he copper naoparticles w ere prepared by chemical r eductio n and hydr o-ther mal metho d.Results A series of cop-per nanoparticles have been prepared,including cubes,near-sphericity,plates and branches.And com pared the reactive activ ity o f cubic and near-spherical copper nanoparticles in hydr oxy lation of ben-zene.T he cubic copper nano particles show the higher reactive activity.Conclusion Generally,an u-nifo rm sizes and shapes and goo d dispersity nano particles could be prepared by low co ncentratio n of re-actant,low sy stem temperature,long r eactive tim e and suitable surface active ag ents.T he cry stal faces of copper nanoparticles play an essential ro le in determ ining the catalytic hydr oxy lation of ben-zene.T he planes w ith higher surface energ y ar e mor e reactiv e.Key words:copper;nanostr uctures;catalysis近年来,关于纳米级催化剂的研究发展迅速。
其中大多数的研究方向集中在球形纳米的应用和特定形貌纳米颗粒的合成方面,而关于某一种特定形貌的纳米颗粒的催化效果的研究却甚少。
Naray-anan[1,2]研究小组将四面体、立方体、球体3种形貌的铂纳米颗粒在同一个催化反应中做了对比,他们发现催化剂的活性主要与其形貌有关。
Choudary[3]小组发现六边形M gO晶体的主要暴露晶面是[100]面,其活性高于纳米晶体样品。
李亚栋[4]小组对比了3种不同形貌的Ag纳米颗粒在催化苯乙烯氧化反应中的差异,发现主要由[100]晶面组成的立方体颗粒的催化活性远远高于由[111]晶面组成的截角三角片颗粒,这说明了高能晶面的催化活性较高。
金属铜的价格低廉,性质稳定。
而由于纳米级铜颗粒比表面大、表面活性中心数目多,因此,它作为催化剂有着极高的活性和选择性,是一种重要的工业催化剂原材料,而且有着广阔的应用前景。
此外,纳米铜粉颗粒还应用于制造导电浆料(导电胶,导磁胶)[5]、*收稿日期:2008-05-30,修回日期:2008-07-10.E-m ail:zy_sky8620@ 作者简介:赵一(1982-),男,重庆人,在读硕士研究生,研究方向:纳米材料合成及其应用./超塑0钢[6]、高级润滑油添加剂[7]等诸多领域。
本文主要研究采用不同方法、不同体系制备不同形貌的铜纳米颗粒,探讨反应条件对纳米晶体尺寸和形貌的影响,寻求最佳制备条件。
并将其应用于催化苯羟基化反应,进行对比研究,考察其催化活性。
1实验试剂与仪器实验所用主要试剂有CuSO4,CuCl2,十二烷基苯磺酸钠(DBS),聚乙烯基吡咯烷酮(PV P), NaBH4,水合肼,H2O2,苯,乙醇等,均为分析纯;实验用水为去离子水。
扫描电子显微镜(SEM)采用FEI公司的Quan-t a200型环境扫描电子显微镜;透射电子显微镜(T EM)采用日立公司的H-600型透射式电子显微镜;X射线衍射(XRD)采用日本理学公司的D/ M ax2550VB型全自动X射线衍射仪。
2实验部分2.1铜纳米颗粒的制备2.1.1铜纳米立方体的制备将1mL(0.01mol/L)CuCl2溶液,2mL(0.05 mol/L)DBS溶液,91mL去离子水依次加入到一个150 mL带回流装置的三颈烧瓶中,在强烈搅拌下油浴加热到100e。
然后逐滴缓慢加入6mL(0.05mol/L)水合肼溶液。
滴加完毕以后,在此反应条件下再继续反应20min。
反应结束后,烧瓶中的液体经离心分离处理,沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤,干燥。
2.1.2铜纳米小球体的制备将0.1mL(0.05mol/L)CuCl2溶液,0.02g PVP, 50mL去离子水依次加入到100mL烧瓶中,搅拌5 min。
然后迅速注入0.5mL(0.05mol/L)已室温老化2 h的NaBH4溶液,此时溶液由无色变为淡棕黄色。
继续搅拌1h,最后在室温下老化24h。
产物溶液经离心分离处理,沉淀用去离子水洗涤,干燥。
2.1.3枝状铜纳米颗粒的制备准确称取1.6g NaOH、2.29g CuSO4,置于50 mL烧杯中;再依次加入5mL乙二醇和25mL去离子水。
搅拌30min。
然后将烧杯中的液体小心转移到钢制高压反应釜里。
在200e下反应12h。
反应产物经离心分离处理,沉淀用无水乙醇和去离子水洗涤,干燥。
2.1.4片状铜纳米颗粒的制备将10mL(0.5mol/L)水合肼和0.1g PV P加入到100mL烧杯中,然后在搅拌的条件下缓缓加入5mL(0.01mol/L)CuSO4溶液,搅拌20min。
反应结束后,向溶液中加入30mL正丁醇,搅拌均匀将其转移到高压反应釜中,在80e下反应24h。
产物经离心分离并用去离子水多次洗涤,干燥。
2.2样品的表征采用环境扫描电镜和透射电镜观察产物的形貌;采用X射线衍射仪分析产物的物相组成,扫描范围2H从20b到80b,扫描速度8b/min,管流和管压分别为50mA和40kV。
2.3催化性能研究选用立方体和小球体2种不同形貌的铜纳米颗粒进行催化性能的对比研究。
实验方案如下:将0.01g催化剂,4mL苯,30mL70%(体积比)的醋酸溶液依次加入到50mL带水浴加热装置的烧瓶中,保持搅拌,再缓慢逐滴加入8mL H2O2溶液。
滴加完毕继续搅拌2h。
产物经过滤,萃取,干燥处理后,最后采用美国安捷伦科技有限公司A gilent GC6890N型气相色谱仪进行检测。
3结果与讨论3.1不同铜纳米颗粒的形貌照片3.1.1铜纳米立方体图1为铜纳米立方体的环境扫描电镜(SEM)照片。
右上角小图为其透射电镜(T EM)照片。
从图中可以看出铜纳米立方体的平均尺寸约为450 nm,形貌较规则,边缘清晰。
图1铜纳米立方体的环境扫描电镜(SEM)照片Fig.1SEM im age of copper nanocubes3.1.2铜纳米小球体图2铜纳米小球体的环境扫描电镜(SEM)照片和透射电镜(TEM)照片Fig.2SEM and TEM images of near-sphericalcopper nanoparticles关于铜纳米小球体的环境扫描电镜(SEM)照片294宝鸡文理学院学报(自然科学版)2008年见图2中左图,图2中右图为其透射电镜(TEM )照片。
从图2中可以看出,铜纳米小颗粒的平均粒径约为10nm,分散性较好,尺寸分布较窄,外形规则。
3.1.3 铜纳米颗粒图3为枝状铜纳米颗粒的环境扫描电镜(SEM )照片。
从图中可以看出,单个铜颗粒的平均尺寸约为150nm,粒子间呈链状连接,从而组成许多空穴。
图3 枝状铜纳米颗粒的环境扫描电镜(SEM)照片Fig.3 SEM image of branch copper nanoparticles3.1.4 片状铜纳米颗粒图4为片状铜纳米颗粒的环境扫描电镜(SEM )照片。
从图中可以看出,许多薄片状的铜颗粒相互堆积,其平均尺寸约为500nm。
图4 片状铜纳米颗粒的环境扫描电镜(SEM)照片Fig.4 SEM image of copper nanoplates3.2 不同形貌的铜纳米颗粒的XRD谱图图5 不同形貌的铜纳米颗粒的X RD 谱图Fig.5 XRD patterns of copper nanoparticleswith different shapes对于不同形貌的铜纳米颗粒的XRD 谱图见图5。