Cu2O-Cu薄膜電極的電化學沉積法制備及電催化還原CO2的研究.pdf

1、氧化亞銅一般情況下是金屬空位的直接禁帶的半導體材料，其禁帶寬度在2.17eV，已被廣泛應用于氣體傳感器，光催化降解有機污染物，太陽能能轉(zhuǎn)化，生物傳感器和磁儲存設備中。同時，氧化亞銅比較廉價而易于制備，無毒且具有獨特的光電性能和催化特性而受到了廣泛的研究。
　　納米材料性能與其結(jié)構(gòu)有著密不可分的聯(lián)系，顆粒大小，形貌結(jié)構(gòu)，孔結(jié)構(gòu)分布，暴露晶面等都會影響其物理化學性能。因此，實現(xiàn)材料的形貌可控制備，從而通過結(jié)構(gòu)與功能之間的相關(guān)性提高材料

2、的活性和穩(wěn)定性，一直以來都是研究的重點。本文采用電化學沉積的方法，通過調(diào)節(jié)實驗參數(shù)，在銅基底上制備得到了多種不同形貌的氧化亞銅薄膜，研究了其生長機理，并對其還原二氧化碳的性能進行了研究。本論文的研究內(nèi)容主要分為以下幾個方面:
　　1.通過改變電化學沉積的條件，在Cu基底上得到了不同形貌的Cu2O薄膜。在堿性電解液中，較低的pH值和較小的沉積電流會使Cu2O偏向于<100>方向的生長，從而得到具有四角錐形形貌的Cu2O薄膜;在較大的

3、電流密度或較高的pH值條件下，Cu2O的生長方向傾向于<111>方向，形貌也會由四角錐形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿清F形。
　　2.在加入CuCl2后制備出了棒狀的Cu2O樣品，表征了它不同于純相Cu2O薄膜的一些性質(zhì)，并確定Cl元素摻雜進了薄膜的晶格，同時Cl-在其生長過程中會抑制<100>方向的生長，從而得到棒狀的形貌。由于Cl元素的摻雜，其導電性能相比于純的Cu2O得到了大大的提高，而且其禁帶寬度變窄，由2.02eV變?yōu)?.73eV。

4、r>　　3.通過改變電解液的pH值，分別在堿性和酸性條件下得到了P型和N型的Cu2O薄膜，并以此作為工作電極進行了CO2的還原測試，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中沒有甲烷的生成，而對應P型和N型Cu2O/Cu電極乙烯的產(chǎn)量分別是19346.5和13240.4ppm。相對于Cu電極其產(chǎn)物的量和產(chǎn)物選擇性有了很大的提高，同時P型的Cu2O具有更好的催化效果。通過控制反應的時間，制備得到了不同暴露晶面的Cu2O薄膜，發(fā)現(xiàn)其對于CO2的催化還原效果不如恒電流沉積得