電化學法制備CuO和ZnO一維材料及第一性原理研究.pdf

1、金屬氧化物一維材料是高新技術領域中的一種新型功能材料，長期以來一直是材料研究的熱點領域。其中CuO和ZnO一維材料更是由于具有優(yōu)良的性能因而在光電催化、電池材料等領域有著廣闊的應用前景。
　　 本課題采用常溫常壓特點的電化學方法成功地制備出CuO和ZnO一維材料，主要研究內容為：①利用氧化鋁模板(AAO)在自制離子液體中直流電沉積并經過熱處理制備出CuO納米線、納米管，采用SEM、XRD和EDS等手段對氧化鋁模板和CuO納米線、

2、納米管的表面形貌以及元素組成等進行了分析表征，同時考察了氧化次數和擴孔時間對模板孔徑的影響以及電沉積時間對CuO形貌的影響，并探討了氧化鋁模板形成和模板-直流電沉積法制備一維材料的原理；②采用陽極直接氧化法制各CuO和ZnO一維材料，利用SEM、XRD和EDS等手段對其表面形貌以及元素組成等進行了分析表征，利用電化學工作站測定了反應的循環(huán)伏安曲線，研究了其電化學反應過程，同時分別考察了電解液濃度、通電時間、電流密度和添加劑等因素對沉積效

3、果的影響；③將第一性原理的方法引入一維納米材料中來，運用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理從理論計算的角度來從原子層次上對CuO納米線進行初步研究；結果表明：
　　 1、通過SEM觀察可知，利用99.5％的非高純鋁制備出的模板孔徑80nm左右、孔密度大于1011個／cm2，制備出的CuO納米管長3.4μm、管徑80nm左右，CuO納米線長3-4μm；通過XRD和EDS分析可得CuO的晶體結構；
　　 氧化鋁模板的最佳

4、制備條件為：0-5℃，40V恒壓，O.3mol／L的草酸溶液中經過二次氧化共8小時并在5％的磷酸溶液中經過40min的擴孔；以AAO為模板，40.55℃，電流密度為5mA／cm2的條件下在含Cu2的離子液體中電沉積30min可成功制各出CuO納米管，電沉積100min可成功制備出CuO納米線。
　　 2、通過SEM分析可知，利用陽極直接氧化法可通過改變氧化條件分別制備出CuO納米棒；長度大約1μm、直徑90nm左右、長徑比11:

5、1左右的CuO晶須；長度大約8-10μm、直徑100nm左右、長徑比為1000的團簇狀CuO納米線。
　　 3、在室溫，0.3mA／cm2的電流密度下，采用陽極直接氧化法在新配置的鋅酸鹽溶液中可沉積松針狀氧化鋅晶須(直徑：20-50nm，長度：200-300nm，長徑比：10-15)，其結構屬六方晶系纖鋅礦(JCPDS 36-1451)。
　　 4、采用基于密度泛函理論的第一性原理的計算方法對塊體CuO及CuO納米線的結