温和条件下氧化铜纳米片层的制备与电化学催化性质研究

发布时间：2024-12-27 04:04

　　 为实现特定形貌CuO纳米材料的温和可控合成,增强该材料作为电化学催化剂的催化活性,利用亚铜离子在碱性溶液中的氧化沉淀反应,制备了形貌均一稳定的CuO纳米片层。采用粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱与电化学催化反应等手段,研究了不同合成参数对产物的形貌、价态与电化学催化性能的影响。研究结果表明:当产物投料比为0.01 g CuCl/10 mL TBAOH时,产物的电化学催化性质最好;在200℃下煅烧后,催化性能得到进一步提高。利用具有特殊分子结构的四丁基氢氧化铵作为模板剂,能够实现CuO纳米片层的简单、快速、温和制备;同时,产物中低价态Cu离子的存在可提高催化剂的电化学催化活性。通过煅烧提高产物的结晶性,能够进一步增强材料的电化学催化活性。

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【部分图文】：

图1 不同反应物比例得到的产物XRD谱图

图2为不同反应物比例得到的产物形貌照片,可以清晰地观察到,4种产物均为厚度在纳米级的薄层材料,形貌均一无明显差别。当CuCl的投料量最少时,得到的纳米片层最疏松,随CuCl的投料量增大,得到的CuO片层堆积的逐渐致密。图2不同反应物比例得到的产物SEM图

图2 不同反应物比例得到的产物SEM图

图1不同反应物比例得到的产物XRD谱图图3为不同反应物比例得到的产物TEM照片,观察发现,结果与SEM的观察结果一致,4种产物均为二维纳米级薄层材料,厚度均一。同样的,当CuCl的投料量最少时,得到的纳米片层最疏松,随CuCl的投料量增大,得到的CuO片层堆积的逐渐致密。

图3 不同反应物比例得到的产物TEM图

图4为不同反应物比例得到的产物的XPS谱图。Cu2p结合能是判断二价铜的主要依据,图4(a)中由左至右,从高结合能到低结合能的4个特征峰分别为卫星峰1、Cu2p1/2、卫星峰2与Cu2p3/2,结合图4(b)给出的CuLMM谱图,与图4(a)结果一致,说明4种产物均含有大....

图4 不同反应物比例得到的产物XPS谱线

图3不同反应物比例得到的产物TEM图对不同投料比得到的产物进行线性扫描伏安(LSV)曲线测试,测试结果如图5所示,可以看到,CuCl的量为0.01g时,产物的起始电位最低,这可能是由于0.01g铜源得到的产物中纳米片层堆积最疏松,比表面积最大,暴露出更多的活性位点。如图5所....

本文编号：4021105