氧化亞銅晶體形貌控制合成及其生長機理研究.pdf

1、對微/納米材料合成的掌控能力直接影響著功能材料的物理化學性能，所以研究材料的生長規(guī)律是極其重要的。本論文以Cu2O為研究對象，分別探討了Cu2O空心多面體、實心立方體的形成條件和生長機理，并且提出了一種晶面相對生長速度與多面體晶體形態(tài)關(guān)系的模型，通過該模型，推導出了形成每種多面體的相對生長速度條件。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在室溫下使用液相還原法制備空心Cu2O多面體，反應物均為液態(tài)，添加順序為：SDS，CuCl2，NaOH和

2、NH2OH·HCl，分別為表面活性劑、Cu(II)源、沉淀劑和還原劑，制備過程中沒有額外添加模板或刻蝕劑。通過分析反應物的添加順序以及 CuCl2與 NaOH的相對含量，發(fā)現(xiàn)當添加 SDS先于 CuCl2，并且M(NaOH):M(CuCl2)=<4時，容易合成空心多面體。另外，通過調(diào)節(jié)NH2OH·HCl的添加量以及用葡萄糖取代還原劑NH2OH·HCl，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)該空心結(jié)構(gòu)源自于NH2OH·HCl中的HCl造成的酸性刻蝕，而非空氣中的氧造

3、成的氧化刻蝕。隨著反應的進行，當液體里的游離Cu2O“質(zhì)點”耗盡，晶體停止生長，此時HCl刻蝕作用占主導，隨著時間的延長，Cu2O多面體逐步被刻蝕，從而不僅使顆粒表面變得粗糙，還使內(nèi)部中空，最終獲得表面粗糙的空心Cu2O多面體。⑵在70oC下使用液相還原法制備 Cu2O多面體，反應物添加順序為：Cu(CH3COO)2、NaOH、葡萄糖，分別為表面活性劑、Cu(II)源、沉淀劑和還原劑。實驗詳細記錄了反應過程中的顏色變化，并且通過XRD和

4、拉曼光譜確定中間產(chǎn)物的成分，結(jié)合分析反應體系不同時間段產(chǎn)物的SEM和TEM發(fā)現(xiàn)了一種比較新奇的晶體生長過程：加入葡萄糖后，CuO納米片被還原成Cu2O納米梭，在無外界引導的情況下，這些新形成的納米梭自發(fā)組裝成疏松多孔的立方體雛形；隨后在保持著立方體的雛形的前提下，通過奧氏熟化機制致密化，演變?yōu)閷嵭牧⒎襟w。也就是說，在由疏松立方體骨架演變?yōu)閷嵭牧⒎襟w過程中，致密化方向是360°全方位同時的，而不是“由內(nèi)而外(Inside-out Patt

5、ern)”或“由外而內(nèi)(Outside-in Pattern)”地階梯式致密，因此被記為“全方位”生長模式(All-direction Pattern)；立方體致密后按照“由外向外內(nèi)”生長模式長大，即吸附周圍的Cu2O碎片，溶解后吸收。⑶通過研究低指數(shù)面立方晶系晶體被(110)面所截而漏出的剖切線，提出了一種晶面相對生長速度與多面體晶體形態(tài)關(guān)系的模型，通過該模型，推導出了形成14種多面體的相對生長速度條件，得到了R{100}?{111}