论文总字数：23220字

摘 要

氧化亚铜是一种用途广泛的无机氧化物。作为光催化剂时吸收日光中的可见光，激发电子-空穴对，在处理含氮废水和偶氮废水中有着较好的应用前景。氧化亚铜广泛应用于制造船底防锈漆中，其作为一种防污漆，能在海水中缓慢渗铜，杀死低级海洋生物，以避免海洋生物附着船底。

电化学制备氧化亚铜通常由阳极电解法和阴极沉积法制得，本文采用阳极电解法，以铜板作为阳极，石墨电极作为阴极，在碱性NaCl溶液体系下研究不同pH和添加剂制得氧化亚铜微晶。对制得样品分别通过X射线衍射，扫描电子显微镜和场发射扫描电子显微镜进行表征。结果显示，加入十二烷基硫酸钠后，氧化亚铜的形貌随着pH值升高从八面体构型向尖角二十四面体转变，能很好的控制形貌但粒径大小不均。而加入阳离子活性剂CTAB后，得到了氧化亚铜空心球，球表面由粒径30-40nm左右的氧化亚铜纳米球组成，并讨论了这种空心球形成的机理。

关键词：氧化亚铜 阳极电解法 添加剂 pH

The Research on Preparation Technology of Electrolytic Cuprous Dioxide

Abstract

Cuprous oxide is a widely used inorganic oxide. It has a widely application in degrading sewage which containing nitrogen and azo, own to absorbing visible light in sunlight and excite electron-hole pairs as a potocatalyst. As a kind of antifouling paint, it can penetrate copper slowly in the sea water and kill low-grade marine organisms in order to avoid marine organisms attaching to the bottom of the ship.

The way to preparation cuprous oxide by electrochemical method usually made by anodic electrolysis and cathodic deposition. In this paper, the cuprous oxide microcrystals were prepared by anodic electrolysis, copper plate as anode and graphite electrode as cathode in alkaline NaCl solution system with different pH and additives. The samples were characterized by XRD, SEM and FESEM. The results show that the morphology of cuprous carbide changes from octahedral configuration to pointed tetrahedron with the the pH value increasing when adding the anionic activator-SDS，which can effectively take control of the cuprous oxide morphology but fail to control the crystallite size. While adding the cationic activator-CTAB，the cuprous oxide microcrystals presents hollow sphere，which consists of 30-40nm nanospheres，and then we analyze the hollow sphere’s formation mechanism

Key words: coppers oxide; anodic electrolysis; additive; pH

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2氧化亚铜的简介 1

1.3电化学方法制备氧化亚铜 3

1.3.1阳极氧化法 3

1.3.2 阴极沉积法 4

1.4 影响氧化亚铜产品的因素 5

1.4.1电流密度的影响 5

1.4.2电解液的组成的影响 6

1.4.3电解液的温度的影响 6

1.4.4电解液的pH的影响 6

1.4.5添加剂的影响 7

1.5本课题的主要研究内容 7

第二章 实验内容 8

2.1实验主要仪器和药品 8

2.2实验 9

2.2.1 阳极的前处理工艺 9

2.2.2实验过程 9

2.3 材料表征检测手段 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 空白试样的制备 12

3.1.1 颜色分析 12

3.1.2 X射线衍射分析 12

3.1.3 扫描电镜分析 13

3.2添加剂葡萄糖酸钙的影响 14

3.2.1 颜色分析 14

3.2.2 X射线衍射分析 14

3.2.3 扫描电镜分析 15

3.3 葡萄糖酸钙与十二烷基硫酸钠的影响 16

3.3.1 颜色分析 16

3.3.2 扫描电镜分析 16

3.4 葡萄糖酸钙和十六烷基三甲基溴化铵的影响 17

3.4.1 颜色分析 17

3.4.2 X射线衍射分析 18

3.4.3 扫描电镜分析 19

第四章 结论和展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 23

致 谢 26

第一章 绪论

1.1引言

铜(Cu)，是人类经常利用的一种有色金属。因其具有较好的导电性能和延展性，应用在电子器件和航天领域。其氧化物中氧化亚铜是一种用途广泛的无机化学原料，广泛应用于颜料、气体传感、农药、催化、杀菌、农药和船底防锈中。作为一种海底防污漆，能在海水中缓慢渗出铜，杀死低级海洋生物，以避免海洋生物附着船底。氧化亚铜是一种p型半导体，在其晶格内的3d和4s轨道因为铜离子之间距离变化而不再重叠，在氧化亚铜体系下形成由一个全充满的价带和一个空的导带构成的半导体能带，其禁带宽度为2.17eV，可在600nm左右可见光区域内被激发[1]。氧化亚铜在可见光区域内吸收系数较大，能量转化率较高，是一种较为理想的制造太阳能电池材料。氧化亚铜的室温结晶粉末呈现不同颜色，呈红色、棕色和黄色等，其具体的颜色差异由于氧化亚铜粒径不同导致[2]。

1.2氧化亚铜的简介

氧化亚铜是一种典型的红铜矿构型(立方晶系)，其晶体结构如图1-1所示，从图中可以看出：氧化亚铜晶胞是由两个氧化亚铜分子构成，其中每个铜原子连接两个氧原子形成的配位多面体和以正四面体中心氧原子及周围四个铜原子构成的配位多面体组成。氧化亚铜在室温下不溶于乙醇和水中，溶于稀盐酸中形成微溶于水的氯化亚铜：Cu₂O 2HCl=2CuCl H₂O，同时也能溶于浓盐酸形成HCuCl₂：Cu₂O 4HCl= 2HCuCl₂ H₂O。

图1-1 氧化亚铜的晶胞

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