1、.齊魯工業(yè)大學畢業(yè)論文開題報告課題名稱課題類型X- 實驗研究導師姓名學生姓名學號專業(yè)班級一、選題的依據1、選題的目的納米材料已在物理、化學、醫(yī)學、生物、航空航天等諸多領域表現出良好的應用前景1 。氧化亞銅在玻璃工藝中用作紅玻璃著色劑2 ，在陶瓷工藝中用作紅瓷釉著色劑3 。氧化亞銅是 p 型金屬氧化物半導體材料， 在太陽能轉化和催化中具有非常重要的應用4 。例如，氧化亞銅可在光電池中作為光電材料，還可以作為鋰電池中負極的優(yōu)良傳導材料，氧化亞銅可作為船舶防腐涂料及殺蟲劑 5 ，也可在有機合成中作為催化劑使用 6 ，在應用陶瓷和電子器件方面也有很重要的應用 7 。由于氧化亞銅的量子尺寸效應，納米級氧

2、化亞銅具有特殊的光學、電學及光電化學性，在太陽能電池、傳感器、超導體、制氫和電致變色等方面有著潛在的應用8 。由于技術水平的限制，雖然現在制備的氧化亞銅顆粒雖然達到了納米級，但合成方法還存在許多問題，例如納米顆粒的粒度分布均勻性、純度等還無法滿足一些應用的要求。目前主要合成氧化亞銅的方法有液相合成法、低溫固相法、氣相沉積法、納米銅氧化法、微波干預法等 9 。微波輔助合成因其具有特殊的效應已引起材料科學界的極大關注。與傳統(tǒng)方法相比， 微波輻射發(fā)具有反應速度快、反應條件溫和及反應效率高等優(yōu)點，而且產品具有較高的純度、窄的粒徑分布和均一的形態(tài)，并適于推廣到大規(guī)模的工業(yè)生產中去，因而在納米材料合成領域

3、顯示出良好的發(fā)展態(tài)勢和廣闊的應用前景10 。2、選題的意義在傳統(tǒng)無機材料領域， 納米 Fe3O4、納米 TiO2 等多種納米材料已得到廣泛應用。 未來，納米材料必定極大的促進各領域發(fā)展 11 。甚至有專家預言納米氧化亞銅可以在環(huán)境中處理有機污染物，因此研究制備納米氧化亞銅的方法就成為當前的研究熱點之一12 。3、國內外研究現狀目前，制備 Cu20 的方法主要有固相法、電解法、化學還原法、高能射線輻照法、水熱法。但是上述方法在產品分散性、形貌、粒徑等質量指標以及過程控制和工業(yè)化成本等條件上存在某些缺陷 13 。中南大學冶金科學與工程學院王岳俊、周康根葡萄糖還原氫氧化銅制備球形氧化亞銅及其粒度控制

4、研究中以Cu(OH)2 為前軀體 14 ，用葡萄糖還原制備不同粒徑的單分.散球形氧化亞銅粉末。利用掃描電鏡對 Cu2O粉末進行了表征分析，并通過上述分析考察了反應溫度和反應物濃度等因素對 Cu2 O粉末粒徑的影響。結果表明，隨著反應溫度與葡萄糖投加濃度的提高， 顆粒粒徑減?。?而隨著氫氧化鈉投加濃度的提高， 顆粒粒徑增大；體系內最終顆粒密度或顆粒個數與各影素的變化呈直線關系。最后根據晶體成核生長模型初步分析了反應條件對Cu2O顆粒粒徑的影響機理 15 。劉寶剛，吳大雄以硫酸銅為銅源， 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)為表面修飾劑， 水合肼為還原劑，在水溶液中制備納米氧化亞銅顆粒構成的空心微球。結果表

5、明，氧化亞銅空心微球殼厚 2030 nm，直徑 17O220 nm，在 400700 nm 波長范圍有較強吸收，對生活污水有明顯的光催化降解效果 16 。顧修全、王波等人在氧化亞銅在太陽能電池光催化領域的研究進展中介紹了 Cu20薄膜與納米材料的制備方法及其在太陽能電池和光催化領域的應用 17 。表示目前最適合作為光催化劑的半導體是 TiO2 ，然而過寬的帶隙 ( 約 3.2 eV) 使其對太陽光的捕獲效率很低。 Cu2O具有較窄的帶隙 ( 約 2.1 eV)、成本低廉、無毒性等特點，因而在可見光催化領域一直備受人們青睞 18 。4、主要參考文獻1 王野 ,楊峰等 . 納米氧化亞銅的制備及應用

6、前景 J. 化學世界 2010,09(15):49-53.2 吳濤 ,李玉虎 . 加料方式對葡萄糖還原法制備的氧化亞銅形貌和粒度的影響 J. 粉末冶金材料科學與工程 2010,3(17):199-203.3 徐玲 ,張峰君等 . 電沉積法制備微納米 Cu2 O 薄膜與催化降解亞甲基藍研究 N. 安徽建筑工業(yè)學院學報 2012,27(7):237-240.4 梅光軍 ,師偉 ,解科峰 . 納米氧化亞銅的制備及其光催化性能研究 J. 資源環(huán)境與工程2007.3(21):68-725 郭琦 ,繆建軍等 . 微波熱解制備 Cu /Cu2O 納米材料 J. 應用化學 .2010,12(27):38-43

7、.6 宋繼梅 ,張小霞等 .立方狀和球狀氧化亞銅的制備及光催化效應 N. 應用化學 2010,11(27):21-26.7 余穎 ,杜飛鵬等 .納米氧化亞銅的制備方法研究 N. 化學通報 . 2004,3, (67):49-55.8 楊丹 ,劉永平等 /常壓下微波合成制備納米氧化亞銅 J. 濕法冶金 2010.2(27):438-441.9 張靜 ,張文蓉等 .氧化亞銅 /殼聚糖納米復合材料的制備 J. 湖北大學學報 2009,2(31)10 Loferski J JTheoretical considerations governing the choice theoptimum semic

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9、rial and Engineering ChemistryJ . 2010,16(34) :564566.13 王岳俊 ,周康根 ,蔣志剛等 . 葡萄糖還原氫氧化銅制備球形氧化亞銅及其粒度控制研究 N. 無機化學學報 2011,27(12):2405-241214 趙斌 ,謝斌等 .氧化亞銅形貌及其顆粒度對其光電子效應的影響J. 四川大學學報2012,1(25)15 Raebiger H， Lany S， Zunger AOnns of the p-type nature and cation deficiency in Cu20 and related materialsJ Phys Re

10、v B,2007,76(4):639-645.16 劉寶剛 ,吳大雄 ,朱海濤等 .Cu2O 空心微球光催化降解生活污水 N. 青島科技大學學報 2012,1,(33):73-79.17 Lee Y S，Winkler M T ，Hall mobility of cuprous oxide thin film deposited by reactive magnetron sputteringJ Appl PhLett.201l.98(19)115-192.18 顧修全 ,王 波,陳凡等 . 氧化亞銅在太陽能電池光催化領域的研究進展 J. 現代化工 2012,2(32):658-661.二、研

11、究內容借助微波輔助法利用淀粉還原硫酸銅來制備氧化亞銅晶體，分析合成氧化亞銅過程中的各種影響晶體結構的因素， 通過 SEM、XRD等測試手段對產品進行表征分析， 研究還原劑、 PH值、微波輔助對氧化亞銅粉體形貌及性能的影響，重點討論輔助合成與其它方法的不同。三、研究方法及技術路線1、研究方法（1）確定制備納米氧化亞銅的藥品，各種儀器及實驗步驟。（2）通過多次實驗確定反應過程中的最佳溫度、PH 值，反應時間等以得到高純度的產品。（3）用掃描電子顯微鏡及XRD等測試手段對產品進行表征分析，包括氧化亞銅粉體形貌及性能的分析，氧化亞銅晶體結構的分析并討論微波輔助合成與其它方法的不同，及其自身的優(yōu)點。2.

12、、 技術路線溶液的配制微波合成氧化亞銅粉末清洗分散處理SEM 和 XRD 表征分析粉末保存粉末干燥圖 1 制備氧化亞銅工藝流程圖.氧 化 亞 銅不 同 的 反 應 時 間 溫不 同 條 件產品的制備度、緩沖劑用量的產品表征氧化亞銅的結構、 形制備氧確定最佳貌表征分析化亞銅反應條件圖 2 制備氧化亞銅的設計實驗方案(1) 溶液的配制將硫酸銅、淀粉、氫氧化鈉以上藥品均為分析純分別制成一定濃度的溶液。淀粉為還原劑、用氫氧化鈉調節(jié) PH值。(2) 微波輔助合成將加入氫氧化鈉并調節(jié) PH的硫酸銅和淀粉分別裝入加液瓶中，待反應開始后，將 2 種溶液通過 Y 型并流管加入到微波爐中的錐形瓶中，在一定的溫度下

13、反應一段時間。注意不能將硫酸銅和亞硫酸鈉先混合再添加緩沖劑，因為在一定的溫度下這兩種物質一接觸就會發(fā)生反應生成 S02 使溶液的酸度增加，造成產品的溶解。(3 ）粉末清洗在合成粉體的過程中，清洗的過程是十分重要的，在清洗的過程中不僅避免了外界的雜質污染，而且徹底清除粉體以處的其它成分，并且清洗的好壞直接影響粉體的純度和分散性。反應結束后取出錐形瓶，澄清、過濾，用酒精反復洗滌至硫酸根合格為止 , 產品保持在無水酒精介質中防止氧化。(4 ）粉體干燥將已經分散的粉體在真空干燥箱中343K進行干燥 10 小時。(5 ）粉末保存將已經干燥的粉體放在干燥器中進行保存。(6 ）優(yōu)化實驗方案做對比實驗，確定不同溫度、反應時間、藥品用量配比的用量。(7 ）粉體的檢驗將干燥后的粉體進行掃描電子顯微分析和X 射線衍射分析。(8 ） 討論微波輔助合成對氧化亞銅粉