多面體Cu2O的組裝、表面修飾及其光電性能研究.pdf

1、目前，隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益突顯，基于太陽能的光電材料受到越來越多人的關注。然而，傳統(tǒng)光電材料面臨著材料結構單一、光利用率低、光電性能不佳等問題。而光電材料的表界面是影響其性能的關鍵因素之一，因此表界面性質及其調控研究將為新型光電材料的設計和制備提供重要的理論基礎。Cu2O作為一種極具潛力的半導體光電材料，由于其來源豐富，制備成本低，無毒無害，可直接被可見光激發(fā)等優(yōu)點，而備受關注。然而Cu2O也存在光電子利用率低等一系列問題。

2、基于此，本文在探究合成一系列不同形貌的Cu2O的基礎上，對Cu2O的表界面進行調控來提高其光電性能，包括晶面調控、半導體復合和組裝有序結構等。主要研究內容如下:
　　1、多面體Cu2O晶體的制備與調控及其光學性能的研究
　　以CuCl2·2H2O為銅源，選用溫和、無毒的葡萄糖作為還原劑，在堿性溫和的環(huán)境下還原得到尺寸約為200nm的立方Cu2O晶體。然后通過調節(jié)表面活性劑(PVP)的含量，得到一系列不同形貌的多面體Cu2O晶

3、體，并探究PVP對Cu2O晶體生長的影響。實驗表明PVP含量的增加導致Cu2O各個晶面生長速率的不同，從而得到各向異性的多面體Cu2O晶體。同時，調控反應體系的溫度得到了不同尺寸的Cu2O晶體，而其形貌則保持一致。通過一系列實驗探索，得到形貌、尺寸均一的Cu2O的最佳實驗方案。此外，還對所得不同形貌的Cu2O晶體進行光學測試，結果表明，Cu2O晶體具有較強的可見光吸收能力。
　　2、Cu2O/CdS復合材料的制備及其光催化性能研究

4、
　　為了提高Cu2O的光催化活性，采用半導體復合的方法，將多面體Cu2O與CdS顆粒復合形成p-n結復合結構。首先，利用共沉積的方法在立方體和八面體Cu2O表面沉積CdS顆粒，利用SEM、TEM、XRD等表征手段分析了Cu2O/CdS異質結微觀結構。同時還探究了負載在立方體和八面體Cu2O表面的CdS復合結構的光催化性能，實驗表明，Cu2O/CdS復合材料由于具有獨特的異質結結構，促進了光生電子-空穴對的有效分離，其光催化性能優(yōu)

5、于單相Cu2O或者CdS，其中八面體的Cu2O/CdS復合結構的光催化活性最優(yōu)。此外，對八面體的Cu2O/CdS復合結構的多次循環(huán)光催化證明了該結構具有較好的可重復利用率。
　　3、截角八面體Cu2O晶體的組裝及其光電性能的研究
　　以截角八面體Cu2O晶體作為構筑基元，通過溶劑揮發(fā)法，在硅基底上得到了2D有序結構。同時，探究溶劑揮發(fā)法組裝過程中溫度、CTAB濃度對組裝所成單層薄膜質量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，組裝過程中的溫度直接影

6、響溶劑揮發(fā)的速率，而Cu2O分散液中適量的CTAB濃度則能夠促進被其包裹的Cu2O晶體的定向組裝。同時，Cu2O有序結構的光催化降解MB溶液的實驗表明，在Si片上Cu2O晶體的有序結構具有優(yōu)異的光催化性能，原因可歸結為其新穎特殊的有序結構，其循環(huán)光催化實驗證明，該結構具有很好的重復利用率和穩(wěn)定性，可有效解決了粉體材料在降解有機污染物之后難以回收和再利用、容易造成二次污染的問題。此外，我們還對Cu2O的2D有序結構進行了光電測試，發(fā)現(xiàn)該結