孔隙结构可调的Cu2O球状纳米结构及其NO2气体传感性质.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao、OctoberActa．一Chim．Sin．2015，31(10)，2005—20102005[Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201509071www．whxb．pku．edu．crl孔隙结构可调的Cu2O球状纳米结构及其NO2气体传感性质张东风张岩张华齐娟娟商呖郭林(北京航空航天大学化学与环境学院，北京100191)摘要：报道在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的协助作用下，通过简单调节OH一离子的浓度及C的释放速度，将Cu2O调节为具有不同空腔特征(介孔、空心及实心)结构的纳米球．研究表明，O

2、H一根离子的扩散动力学是决定产物结构的关键因素．当[OH-]>0．05mol·L-’时，高的化学势使其迅速扩散到PVP胶团内部，与吸附在PVP链上的Cu反应形成Cu(OH)2，在抗坏血酸(Vc)的还原作用下经过重结晶得到Cu2O实心球纳米结构：当[OH-]<0．025mol·L一时，其扩散速度下降，首先与吸附在PVP胶团外部的Cu：反应形成Cu(OH)2，Cu(OH)2的形成阻碍了OH一离子的向内扩散，形成具有较大空腔(-220nm)的空心球：当0．025mol·L<【OH-]<0．05mol·L-1时，形成较小空腔(30—60nm)的空心球．以NH。水为OH

3、一缓释源时，虽然OH一浓度较低，但同时Cu：的浓度也低，胶团外部形成的Cu(OH)不足以阻碍OH离子的向内扩散，反应过程中NH3的释放及较低的OH一浓度阻碍了重结晶的发生，从而形成Cu2O介孔纳米球．对三种典型结构特征的产物进行了NO气体传感性质研究，结果表明，CuO介孔纳米球相比空心结构和实心结构具有更为优异的响应性．结合比表面积数据，我们认为介孔纳米球疏散的结构有利于NO2气体的扩散和O2的吸附，从而表现出了更灵敏的气体传感性．关键词：Cu2O；纳米球；孔隙可调；气敏性能：扩散控制中图分类号：0643Cavity-TunableCu20SphericalN

4、anostructuresandTheirNO2GasSensingPropertiesZHANGDong—FengZHANGYanZHANGHuaQlJuan．JuanSHANGYangGUOLin’(SchoolofChemistryandEnvironment，BeihangUniversity，Beijing100191，P。R．China)Abstract：Wereportthepreparationofcavity-controlledCu2Onanospheres。havingvariousmesoporous，hollow，andsolidst

5、ructures，bysimplyadjustingtheOH—concentrationandthereleaserateofCu“withtheassistanceofpolyvinylpyrrolidone(PVP)．ItindicatesthattheOH—diffusionkinetics；sthekeyfactorthatdeterminesthemorphologyoftheproducts．For【OH】>0．O5mol·L-。thehighchemicaIpotentialmadethemrapidlydifuseintothePVPmice

6、lleinteriors．AdsorbedCuonthePVPproducedCu(OH)，，whichwassubsequentlyreducedtoCu2O．Afterre—crystallization，Cu2Osolidspheresformed．ForIOH-]<0．025mo卜L，theOH—difusionratewasreduced，andtheCu(OH)，layeronthePVPmicellesblockeddiflusionintotheinterior．Afterre—crystallization，Cu2Ohollowspheres

7、hadlargecavities(-220nm)．For0．025mo卜L<【OH-]<0．05moI·L-’，hollowsphereswithsmallercavities(30—6Onm)formed．WhenanaqueousNH3solutionwaslheOH—source，althoughtheconcentrationofOH—jsJow，thesmalJamountofCu(OH)2formedwiththeIimitedCuwasnotenoughtoblockOH—diflusionintothemicelles．ThefreeNHand

8、theIowOH—cOncentrat