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绿色液相法制备纳米氧化亚铜及其光学性能研究.docx


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摘要:
本文采用绿色液相法制备纳米氧化亚铜,通过热力学计算,确定了最适宜的反应条件。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察其形貌和尺寸分布。通过紫外可见吸收光谱研究了其光学性质,并进行了X射线光电子能谱(XPS)的分析。从结果中可以发现,所制备的纳米氧化亚铜呈球形形态,其尺寸在7~14nm之间分布。其光学性质中表现出两个吸收峰,用Gaussian拟合计算出其吸收峰分别位于359nm和726nm。XPS分析表明,氧化亚铜中主要存在CuO和Cu2O两种不同的化学价态。
关键词:绿色液相法、纳米氧化亚铜、光学性质
引言:
随着纳米技术的不断发展和进步,纳米材料的制备和应用越来越广泛。作为一种重要的纳米材料,氧化亚铜由于其特殊的电学、光学、磁学等性质被广泛的研究和应用。如何快速高效的制备高质量的氧化亚铜纳米粒子,是制备氧化亚铜纳米材料的一个研究方向。目前,通过化学还原法、水热法、溶胶-凝胶法等方法可以制备氧化亚铜纳米粒子。然而,这些方法的一些缺点如对环境的影响、材料的纯度、后处理的难度等,使得寻找一种更加环保、简单和高效的制备方法变得至关重要。绿色液相法具有环保性、简单性、易扩展等优点,因此成为研究的热点之一。
实验:
化学试剂:Cu(NO3)2·3H2O、NaOH、C6H8O7、PEG2000、NaAc等。
实验流程:
(NO3)2·3H2O溶液。 Cu(NO3)2·3H2O, 加入去离子水至瓶口,摇匀。
。 NaOH, 加入去离子水至瓶口,对称加热使其溶解。
。 C6H8O7,加入50ml的去离子水搅拌,直到其完全溶解,加入2g的PEG2000,继续搅拌 ,搅拌至其完全溶解,
。将2ml Cu(NO3)2·3H2O溶液加入10ml酸化PEG2000溶液中,充分搅拌,在70℃水槽中加热20min,然后缓慢地将NaOH溶液滴加到反应体系中,反应2h,颜色转变成棕黑色。最后进行离心、水洗和干燥等后处理。
结果和分析:
1. 形貌和尺寸分布
通过SEM和TEM观察氧化亚铜的形貌和尺寸分布,图1和图2展示了所制备氧化亚铜的SEM和TEM照片。可以发现,所制备的氧化亚铜呈球形形态,其尺寸在7~14nm之间分布。
图1 SEM照片
图2 TEM照片
2. 光学性质
通过紫外可见吸收光谱研究氧化亚铜的光学性质,如图3所示,所制样品表现出两个吸收峰。用Gaussian拟合计算出其吸收峰分别位于359nm和726nm。
图3 UV-Vis吸收光谱
3. XPS分析
通过X射线光电子能谱(XPS)的分析,确定了所制氧化亚铜颗粒的主要元素和化学价态。如图4所示,氧化亚铜中主要存在CuO和Cu2O两种不同的化学价态。
图4 XPS光电能谱
结论:
通过绿色液相法成功地制备了纳米氧化亚铜,在所确定的反应条件下,制备出的氧化亚铜呈球形形态,其尺寸在7~14nm之间分布。其光学性质中表现出两个吸收峰,分别位于359nm和726nm。XPS分析表明,氧化亚铜中主要存在CuO和Cu2O两种不同的化学价态。这表明制备的氧化亚铜纳米颗粒可以作为光学材料、电池催化剂等领域的应用。该方法具有绿色环保、简单易操作、高效等优点,可以应用于制备其他纳米材料。
参考文献:
[1] Cao J P, Zhang W C, Hu Y H, et al. Green synthesis of Cu2O octahedra and spheres using L-ascorbic acid as reducing agent[J]. Powder Technology, 2014, 264(10): 159-164.
[2] M. Arabi, . Allahverdi, B. Afroosheh, et al. Facile synthesis of copper oxide and copper sulfate nanoparticles using a green approach[J]. Journal of Molecular Structure, 2018, 1163: 92-98.
[3] Wang X, Zhang Y H, Chen Y. Fabrication of Cu2(OH)3NO3 nanoplates via a green one-step method under mild conditions[J]. Materials Letters, 2018, 213: 303-307.

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