電化學(xué)法制備CuO和ZnO一維材料及第一性原理研究.pdf

1、金屬氧化物一維材料是高新技術(shù)領(lǐng)域中的一種新型功能材料，長(zhǎng)期以來(lái)一直是材料研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。其中CuO和ZnO一維材料更是由于具有優(yōu)良的性能因而在光電催化、電池材料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本課題采用常溫常壓特點(diǎn)的電化學(xué)方法成功地制備出CuO和ZnO一維材料，主要研究?jī)?nèi)容為：①利用氧化鋁模板(AAO)在自制離子液體中直流電沉積并經(jīng)過(guò)熱處理制備出CuO納米線、納米管，采用SEM、XRD和EDS等手段對(duì)氧化鋁模板和CuO納米線、

2、納米管的表面形貌以及元素組成等進(jìn)行了分析表征，同時(shí)考察了氧化次數(shù)和擴(kuò)孔時(shí)間對(duì)模板孔徑的影響以及電沉積時(shí)間對(duì)CuO形貌的影響，并探討了氧化鋁模板形成和模板-直流電沉積法制備一維材料的原理；②采用陽(yáng)極直接氧化法制各CuO和ZnO一維材料，利用SEM、XRD和EDS等手段對(duì)其表面形貌以及元素組成等進(jìn)行了分析表征，利用電化學(xué)工作站測(cè)定了反應(yīng)的循環(huán)伏安曲線，研究了其電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)分別考察了電解液濃度、通電時(shí)間、電流密度和添加劑等因素對(duì)沉積效

3、果的影響；③將第一性原理的方法引入一維納米材料中來(lái)，運(yùn)用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理從理論計(jì)算的角度來(lái)從原子層次上對(duì)CuO納米線進(jìn)行初步研究；結(jié)果表明：
　　 1、通過(guò)SEM觀察可知，利用99.5％的非高純鋁制備出的模板孔徑80nm左右、孔密度大于1011個(gè)／cm2，制備出的CuO納米管長(zhǎng)3.4μm、管徑80nm左右，CuO納米線長(zhǎng)3-4μm；通過(guò)XRD和EDS分析可得CuO的晶體結(jié)構(gòu)；
　　 氧化鋁模板的最佳

4、制備條件為：0-5℃，40V恒壓，O.3mol／L的草酸溶液中經(jīng)過(guò)二次氧化共8小時(shí)并在5％的磷酸溶液中經(jīng)過(guò)40min的擴(kuò)孔；以AAO為模板，40.55℃，電流密度為5mA／cm2的條件下在含Cu2的離子液體中電沉積30min可成功制各出CuO納米管，電沉積100min可成功制備出CuO納米線。
　　 2、通過(guò)SEM分析可知，利用陽(yáng)極直接氧化法可通過(guò)改變氧化條件分別制備出CuO納米棒；長(zhǎng)度大約1μm、直徑90nm左右、長(zhǎng)徑比11:

5、1左右的CuO晶須；長(zhǎng)度大約8-10μm、直徑100nm左右、長(zhǎng)徑比為1000的團(tuán)簇狀CuO納米線。
　　 3、在室溫，0.3mA／cm2的電流密度下，采用陽(yáng)極直接氧化法在新配置的鋅酸鹽溶液中可沉積松針狀氧化鋅晶須(直徑：20-50nm，長(zhǎng)度：200-300nm，長(zhǎng)徑比：10-15)，其結(jié)構(gòu)屬六方晶系纖鋅礦(JCPDS 36-1451)。
　　 4、采用基于密度泛函理論的第一性原理的計(jì)算方法對(duì)塊體CuO及CuO納米線的結(jié)