系列硫化銅納米晶體的控制合成及其電催化性能研究.pdf

1、納米材料的可控制備及其應(yīng)用已成為納米技術(shù)領(lǐng)域的重要課題之一。金屬硫?qū)倩衔锸且活惣婢呶锢怼⒒瘜W(xué)性質(zhì)的特殊無機(jī)功能性材料。其中硫化銅系列(Cu2-xS)作為低毒性半導(dǎo)體材料在光電能源轉(zhuǎn)化、生物醫(yī)學(xué)、催化等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，一度成為研究熱點(diǎn)?；谝陨戏治觯菊撐募醒芯苛?Cu2-xS納米材料不同形貌和組分的可控合成及其在過氧化氫(H2O2)生物傳感器、催化水分解領(lǐng)域中的應(yīng)用。開展研究工作如下：i.制備不同形貌或不同組分的系列硫化銅納米晶體材

2、料，并研究其對(duì)H2O2的還原能力；ii.以CuS納米片為模板還原得到Cu2S納米片，并探索其在氨基酸輔助下的水氧化(OER)性能；iii.成功引入碳布(CFP)作為基底并建立了原位生長(zhǎng)法即在 CFP上先后生長(zhǎng)一層鈷酸鎳(NiCo2O4)納米線和CuS納米顆粒制備得到三維異質(zhì)結(jié)構(gòu)電極，進(jìn)而開展電極在析氫反應(yīng)(HER)電催化領(lǐng)域的研究。具體工作如下：
　　一：綜述不同化學(xué)計(jì)量組分、相態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)的硫化銅系列納米材料，目前其主要制備方法

3、、特殊性質(zhì)及應(yīng)用。OER和HER的概念及機(jī)理。
　　二：利用三價(jià)鋁離子對(duì)Cu2-xS納米材料形貌的調(diào)控和溫度對(duì)Cu2-xS尺寸的影響，分別制備得到 CuS納米片、Cu1.12S納米四面體、Cu1.8S納米立方體三種不同形貌和大小從11.0 nm到28.9 nm不同尺寸的CuS納米片。該Cu2-xS納米材料作為檢測(cè)器可用來檢測(cè)0.2 M磷酸緩沖溶液中H2O2的含量且發(fā)現(xiàn)11.0 nm的CuS納米片的檢測(cè)性能最好，其檢測(cè)限可達(dá)到0.1

4、8×10?6 M，檢測(cè)范圍為5×10?6 M到11.1×10?3 M。CuS納米片高效的H2O2檢測(cè)性能可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)體外細(xì)胞(人體胃癌細(xì)胞MKN-45) H2O2的檢測(cè)。
　　三：高溫?zé)嶙⑸浞ê铣傻牧骄?CuS納米片作為模板還原后得到立方晶相Cu2S納米片。相較于CuS納米片，Cu2S納米片具有更加優(yōu)異的水氧化催化性能。在磷酸鹽緩沖溶液中，甘氨酸輔助下的Cu2S納米片表現(xiàn)出的OER催化性能甚至接近商業(yè)化Ir/C(20％)。<

5、br>　　四：該體系以CFP為基底，采用簡(jiǎn)單的溶劑熱法在CFP上生長(zhǎng)一層NiCo2O4納米線，繼而通過水浴法在納米線上包覆一層 CuS納米顆粒使納米線直徑更大、表面更粗糙。制備得到的三維異質(zhì)結(jié)構(gòu)電極材料CFP/NiCo2O4/CuS作為一種自支持電極材料，析氫測(cè)試過程中不需要引入nafion等高分子聚合物。該電極材料在酸性條件下的析氫性能甚至比許多已報(bào)導(dǎo)的非 Pt材料更為優(yōu)越：起始過電位為31.3 mV，塔菲爾斜率為41 mV dec-