齊魯工業(yè)大學開題報告模板

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(jù)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(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)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(zhuǎn)化和催化中具有非常重要的應(yīng)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(yīng)用陶瓷和電子器件方面也有很重要的應(yīng)用7。由于氧化亞銅的量子尺寸效應(yīng)，納米級氧化亞銅具有特殊的光學、電學

2、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(yīng)用8。由于技術(shù)水平的限制，雖然現(xiàn)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(yīng)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(yīng)已引起材料科學界的極大關(guān)注。與傳統(tǒng)方法相比，微波輻射發(fā)具有反應(yīng)速度快、反應(yīng)條件溫和及反應(yīng)效率高等優(yōu)點，而且產(chǎn)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(chǎn)中去，因而在納米材料合成領(lǐng)域顯示出良好的發(fā)展態(tài)勢和廣闊的應(yīng)用前

3、景10。2、選題的意義 在傳統(tǒng)無機材料領(lǐng)域，納米Fe3O4、納米TiO2等多種納米材料已得到廣泛應(yīng)用。未來，納米材料必定極大的促進各領(lǐng)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(nèi)外研究現(xiàn)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(chǎn)品分散性、形貌、粒徑等質(zhì)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研究中以Cu(OH)2 為前軀體14，用葡萄糖還原制備

4、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(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度等因素對Cu2O粉末粒徑的影響。結(jié)果表明，隨著反應(yīng)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(nèi)最終顆粒密度或顆粒個數(shù)與各影素的變化呈直線關(guān)系。最后根據(jù)晶體成核生長模型初步分析了反應(yīng)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(gòu)成的空心微球。結(jié)果表明，氧化亞銅空心微球殼厚2030 nm，直徑17O220 nm，在400700 n

5、m 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(lǐng)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(lǐng)域的應(yīng)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(lǐng)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(yīng)用前景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

6、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(yīng)用化學.2010,12(27):38-43.6 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(yīng)N. 應(yīng)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.

7、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 semiconductor for photovohaic solar energy conversionJJ Appl Plays，1956，27(7)：777-78411包秘,劉聲燕等. 氧化亞銅微納

8、米結(jié)構(gòu)的制備及光催化性能研究N. 化學通報2013,1(45):573-580.12 Jeong Ho Lee, Sung Kyu Hong, Weon Bae Ko Synthesis of cuprous oxide using sodium borohydride under microwaveirradiation and catalytic effects.Journal of Industrial and Engineering ChemistryJ . 2010,16(34) :56456613 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.

9、 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(yīng)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 materialsJPhys Rev 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

10、，Hall mobility of cuprous oxide thin film deposited by reactive magnetron sputteringJAppl 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(lǐng)域的研究進展J. 現(xiàn)代化 工2012,2(32):658-661.二、研究內(nèi)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(jié)構(gòu)的因素，通過SEM、XRD等測試手段對產(chǎn)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

11、方法的不同。三、研究方法及技術(shù)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(yīng)過程中的最佳溫度、PH值，反應(yīng)時間等以得到高純度的產(chǎn)品。（3）用掃描電子顯微鏡及XRD等測試手段對產(chǎn)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(jié)構(gòu)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.、 技術(shù)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產(chǎn)品表征不同條件的產(chǎn)品不同的反應(yīng)時間溫度、緩沖劑用量氧化亞銅的制備 氧化亞銅的結(jié)構(gòu)、形貌表征分析制備氧化亞銅確定最佳反應(yīng)條件

12、圖2 制備氧化亞銅的設(shè)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(diào)節(jié)PH值。(2)微波輔助合成 將加入氫氧化鈉并調(diào)節(jié)PH的硫酸銅和淀粉分別裝入加液瓶中，待反應(yīng)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，在一定的溫度下反應(yīng)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(zhì)一接觸就會發(fā)生反應(yīng)生成S02使溶液的酸度增加，造成產(chǎn)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(zhì)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(yīng)結(jié)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(chǎn)品保持在無水酒精介質(zhì)中防止氧化。(4）粉體干燥 將已經(jīng)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(jīng)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(yīng)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體的