纳米氧化亚铜复合材料的合成及其电催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

氧化亚铜（cu₂o）俗称赤铜矿，是一种储量丰富、原料价格低廉、制备过程简单、低毒、环境友好的无机材料，是继二氧化钛之后的新一代光催化剂，由于具有优越的可见光光催化性能，在光催化剂、太阳能电池、气体传感器及环境污染治理方面人们进行了广泛的研究。相对于cu₂o光催化性能的大量研究，其电催化性能研究却报道不多。

研究发现，纳米cu₂o不仅具有表面效应、体积效应、和介电限域效应等性质，还具有良好的导电性，可作为优良的电极修饰材料^[1]。如li等^[2]以氯化铜为铜源，十二烷基硫酸钠为表面活性剂，盐酸羟胺为还原剂通过水热法制备了碳量子点/正八面体纳米cu₂o复合材料，可构建非酶葡萄糖传感器；khan等^[3] 以氯化铜为铜源，葡萄糖为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂，通过低温水热法成功制备出飞镖状的纳米cu₂o，并在非酶葡萄糖的检测中表现出良好的电催化效果；meng等^[4]水热法合成了立方体、菱形十二面体、正八面体、延伸六角体四种不同形貌的cu₂o纳米材料，可用于 h₂o₂ 的灵敏检测。

纳米cu₂o的电催化性能与其形貌、粒径密切相关，高表面能晶体通常具有更高的电催化活性^[5]，很多科学家致力于不同形貌和粒径的cu₂o制备研究，从不规则形貌到球形、立方体、八面体、菱形十二面体、纳米线、去角八面体、去角四面体等，由此也衍生了cu₂o的多种制备方法^[6-7]。目前制备纳米cu₂o的方法主要有固相法、气相法、水热法、电化学沉积法、液相还原法和多元醇法。其中，液相还原法是目前制备纳米cu₂o颗粒最常用的方法，具有反应原料丰富、生产成本低、制备工艺简单、反应条件温和以及产物形貌均一等优点。huang等^[8]通过用氢氧化钠和水合肼混合得到cu₂o立方体、菱形十二面体等一系列具有不同形貌的cu₂o纳米结构。由于多元醇沸点高、具有良好的水溶性、可有效防止胶体团聚，采用多元醇作为溶剂与还原剂的液相合成法可以更好地控制纳米粒子的形貌和粒径，并且具有单分散、晶体结晶度好等优点^[9-10]。zeng等^[11]在异丙醇中用水合肼还原氢氧化铜得到cu₂o纳米球。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

1、制备go

2、将go还原成rgo。

3. 研究的方法与步骤

（一）制备go

1、称取1.0 g 石墨粉于250 ml的烧杯中，再加1.0 g nano₃，33 ml的98%浓h₂so₄，放置于0 ℃冰浴中，磁力搅拌。

2、将6.0 g kmno₄经20 min缓慢加入搅拌的烧杯内。加完后，将水浴温度升至35 ℃，并恒温搅拌1.5 h，形成粘膏状，再缓慢加水40 ml。加完水后升温至80 ℃，并搅拌35 min后加100 ml 水。

4. 参考文献

[1] 胡军福, 朱圣平, 杜飞鹏, et al. 纳米氧化亚铜固载亚甲兰复合膜修饰玻碳电极的电化学性质及其对多巴胺的电催化[j]. 分析试验室, 2006, 25(7):5-9.

[2] li y, zhong y, zhang y, etal. carbon quantum dots/octahedral cu₂onanocomposites for non-enzymatic glucose and hydrogen peroxide amperometricsensor[j]. sens. actuators b, 2015, 206:735-743.

[3] khan r, ahmad r, rai p, etal. glucose-assisted synthesis of cu₂o shuriken-likenanostructures and their application as nonenzymatic glucose biosensors[j].sens. actuators b, 2014, 203:471-476.

5. 计划与进度安排

1、（第一周）：接受任务，查阅相关文献，了解课题背景，初拟开题报告。

2、（第二周~第三周）：完成开题报告并完成英文文献翻译；为实验准备所需试剂。

3、（第四周~第十三周）：开始进行毕业论文实验，按照开题报告拟定的方法和步骤，以cu(ac)₂·h₂o和go为前驱体，deg为还原剂和溶剂的液相合成法，通过控制反应条件来一步合成具有一定形貌、不同粒径的纳米cu₂o/rgo复合材料。由其构建的电化学传感器对对苯二酚和邻苯二酚具有良好的电催化性能。并结合xrd、sem、tem、ft-ir对所合成材料的结构和组成进行表征。