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多维度微纳米材料因其特殊的结构和优异的性能,使其在功能材料制备领域中有着广泛的应用。近年来,多维度微纳米材料的可控制备已成为热点。 氧化亚铜作为一种重要的无机化工原料,因其独特的性质而在船舶防污、电子工业和工业催化领域中有着广泛的应用,本文在硫酸铜-乳酸体系中进行了多维度氧化亚铜的可控制备研究。 在硫酸铜-乳酸体系中,在弱碱性条件下(pH=7-13)通过调节溶液的pH值,获得了包括花瓣状的八面体、截角八面体、八面体、球形等不同形貌的氧化亚铜纳米粒子。其中花瓣状的八面体氧化亚铜纳米粒子首次被发现。重点分析了氧化亚铜纳米粒子的形成过程,认为是溶液的pH值不同导致乳酸分解生成丙烯酸的量发生改变,丙烯酸吸附在氧化亚铜晶核上,导致晶面的生长速率发生改变,致使氧化亚铜晶面的取向发生变化而获得形貌不同的氧化亚铜纳米粒子。 向水热反应溶液中添加十二烷基硫酸钠(SDS)和CuCl2后,研究了添加剂对氧化亚铜形貌的影响,发现加添加剂后氧化亚铜的形貌发生了很大的改变。认为是由于表面活性剂SDS附着在晶核表面,使得氧化亚铜晶核发生选择性吸附,导致氧化亚铜纳米粒子取向生长。溶液中加入Cl-后,各晶面族之间的能量关系由于晶面对Cl-离子的吸附作用而发生改变,导致氧化亚铜纳米粒子的形貌发生改变。 在硫酸铜-乳酸体系中,采用电沉积法制备了氧化亚铜薄膜,研究了工艺参数(温度、pH值、沉积时间等)对氧化亚铜薄膜表面形貌的影响。获得的最佳工艺参数为:沉积温度60℃,pH=9。向体系中加入添加剂后,沉积得到的氧化亚铜的形貌由表面平整的薄膜变为表面图案化的薄膜,随着沉积时间的延长,薄膜表面由木耳状变成灌木状最后变成珊瑚状,氧化亚铜晶体也由没加添加剂的(111)择优取向变为(200)择优取向。对加添加剂前后表面形貌不同的氧化亚铜进行接触角和电阻测试,发现加添加剂后的氧化亚铜薄膜的接触角可达169°,远远大于没加添加剂时制备的薄膜,同时加添加剂后氧化亚铜薄膜的电阻也明显变小,说明薄膜的表面形貌对它的性能有很大的影响。 通过模板辅助电沉积法制备了氧化亚铜光子晶体,研究了胶体晶体的质量、沉积时间、沉积温度、沉积电位对氧化亚铜光子晶体质量的影响,获得的最佳沉积时间为30min,温度为60℃,沉积电位为-0.35V。重点研究了氧化亚铜在胶体晶体中的填充过程,发现氧化亚铜首先在模板中的缺陷处优先生长,其次在模板中微球之间的空隙处生长。同时发现光子晶体不仅能很好地复制聚苯乙烯模板的结构,而且还能复制所填充目标物质的晶体结构。 研究了氧化亚铜/聚苯乙烯光子晶体复合结构的光学性能,发现相对于空气/聚苯乙烯,氧化亚铜/聚苯乙烯光子晶体复合结构出现了近10nm的蓝移。该结果通过Bragg-Snell方程可以较好的解释,由于氧化亚铜在可见光波段相对较高的吸收率和折射率,导致氧化亚铜/聚苯乙烯光子晶体的有效透过体积分数减少,使得带隙发生蓝移。