納米CuO及CuO-CeO2復(fù)合物的氨基酸輔助合成及其性能研究.pdf

1、納米氧化銅(CuO)因其禁帶寬度窄(1.2 eV)，穩(wěn)定性高，安全無毒，經(jīng)濟(jì)易得而廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、傳感器、催化、光電探測器、污水處理等方面。具有特定尺寸和形貌的多級結(jié)構(gòu)CuO納米材料不僅具有納米結(jié)構(gòu)單元特有的性質(zhì)，而且還具有由這些納米結(jié)構(gòu)單元組合而引起的新穎特性。此外，借助于銅鈰物種之間的協(xié)同作用，特定納米結(jié)構(gòu)的CuO-CeO2二元復(fù)合物表現(xiàn)出良好的催化活性。因此開發(fā)探索一種簡單、經(jīng)濟(jì)、綠色的制備多級結(jié)構(gòu)CuO及特定納米結(jié)構(gòu)的Cu

2、O-CeO2復(fù)合物的方法對納米材料的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。
　　本論文利用五水硫酸銅為銅源，尿素為沉淀劑，氨基酸輔助下水熱調(diào)控合成多級結(jié)構(gòu)納米CuO材料。此外，利用五水硫酸銅和硝酸鈰為金屬源，谷氨酰胺為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，水熱合成直徑大約在3-8 nm的CuO-CeO2納米線復(fù)合材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線粉末衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、拉曼光譜(IR)、X-射線光電子能譜儀(XPS)等手段對所制備的材料進(jìn)

3、行表征，并考察了其應(yīng)用性能。具體內(nèi)容如下:
　　(1)以氨基酸作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，仿生水熱合成CuO納米材料?？疾炝朔磻?yīng)體系中氨基酸的種類、銅離子與氨基酸的摩爾比、反應(yīng)時(shí)間等因素對CuO形貌及其性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)銅離子與谷氨酰胺的摩爾比(GLN/Cu(Ⅱ))為1∶1，反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為12 h時(shí)，得到的產(chǎn)物為由多孔棒組裝成的絨球狀多級CuO空心微球。將所制備的多級CuO空心微球用作鋰離子電池的負(fù)極材料時(shí)，表現(xiàn)出很

4、高的放電比容量和優(yōu)異的倍率性能，循環(huán)50周后放電比容量仍高達(dá)683.7 mAh g-1。此外，根據(jù)不同時(shí)間段產(chǎn)物的形貌，提出了絨球狀多級CuO空心微球的可能形成機(jī)理。
　　(2)利用谷氨酰胺輔助法水熱合成直徑在3-8 nm的CuO-CeO2納米線復(fù)合材料。通過考察體系中銅原子的摻雜比例、尿素與金屬原子的摩爾比、谷氨酰胺的添加、反應(yīng)時(shí)間等因素對所制備的CuO-CeO2復(fù)合物的形貌和性能的影響，探索制備具有高催化氧化一氧化碳性能的Cu