电沉积制备氧化亚铜课件精品.pptVIP

* Content Layouts CU2O 电沉积法 电沉积是电流通过电解液中的流动而产生化学反应，最终在阴极上电解沉积某一物质的过程。由于在电极表面附近的溶液中积累了很高的能量密度，电沉积法可以用来制备许多氧化物纳米结构薄膜。 目前制备Cu2O薄膜的方法有很多种，电化学自组装法由于其灵活，简单而受到人们的重视。与其它制备方法相比电化学沉积法的主要优点 是： 1）沉积速率高； 2）材料生长温度低，可以在常温常压下操作； 3）适合在复杂的衬底生长材料； 4）可以通过改变电化学参数获得不同厚度、不同光电性质的薄膜 5）设备简单、容易操作、成本低、环境友好； 6）适合于大规模工业生产。 （1）酸性条件下： 2Cu2++2e-+H2O→Cu2O+2H+ Cu2++2e-→Cu （2）碱性条件下： Cu2++e-→Cu+ 2Cu++2OH-→Cu2O+H2O Cu2++2e-→Cu 一个基本的晶体形状有两种生长过程:习性生长和支晶生长。晶体的习性取决于晶体不同晶面的表面能量的大小顺序。在垂直于表面能量最高的晶面的方向生长最快，这会使晶体的能量降低。而支晶生长则取决于扩散效应，当晶体生长时，晶面附近的离子或分子会被消耗光并在晶体周围形成一个同心圆扩散区域。而在高浓度的区域会更为为突出形成多面体晶体，它的生长速度比晶面中心更快，因此形成支晶生长 图1显示了八面体CU2O使用恒流或恒压沉积时时在不同的温度（40℃、50℃、60℃、70℃）下氧化亚铜晶体的生长图像。当使用恒压沉积时（E=0.09V）随着温度的升高，支晶逐渐突出，而在恒流下（I=0.1mAcm-2)随着温度的升高支晶则逐渐减弱。CU2+浓度（0.005，0.01，0.02，0.04m）也具有同样的趋势。 Figure 1. Figure 2 图2显示了图1中晶体沉积的电压和电流，使用恒压沉积时一般而言升高温度可以增加反应的动力和反应速度.因此温度升高会引起沉积电流的增加（图2中的实线）。相应的，使用恒流沉积时，温度升高导致沉积电位的降低，也就是说可以有更快沉积速度，更低的电位保持同样水平的沉积电流（图2中虚线线）。 结论：由以上的两图可知，这种结果是由不同的温度或CU2+浓度导致的电位或电流的改变而引起的。 Figure 3 图3中a~d是关于八面体CU2O晶体（100）面的支晶，e~h为（111）面的支晶。 沉积条件：稳定的温度（60℃)；稳定的浓度CU2+（0.02M); 电流(0.10 mAcm-2I0.12 mAcm-2);电位(0.08VE0.12 V.) Figure 4 图4是关于图3的的电位—电流表格其总结了电化学条件对支晶（△）和平面（◇）生长的影响。这里的电化学条件是直接改变电位或电流或间接通过改变温度和CU2+浓度的大小。 结论：因此，通过联系沉积条件和化学的条件我们就有可能规范晶体的习性。 Figure 5 图5显示的是具有不同的晶体习性的CU2O支晶的图像 a—立方晶体的（100）面生长 b—（111）面 c—（110）面平行与基底 d—截八面体晶体的（111）面平行于基底 经由添加物的复杂生长过程来构建的异质CU2O晶体学形态的电子扫描显微镜图像。a~c首先在能够稳定八面体习性的媒介上沉积三分钟支晶（1列），接着在稳定立方习性的新的媒介上进行填充过程，时间分别如各图上所示（列2~5)。d~f首先在能够稳定立方体习性媒介上沉积12分钟支晶（1列）接着在稳定八面体习性的新的媒介上进行填充过程，时间分别如各图上所示（列2~5)。晶体的(100)面 (a, d), (111) 面 (b, e), (110)，以及面(c, f)平行于衬底（大小为1um）。 生长条件：恒定温度（60℃），恒定的CU2+浓度(0.02m)，恒流沉积（I=0.1 mAcm-2和0.3 mAcm-2。 结论：我们可以通过添加SDS以及控制沉积时间来构建异质CU2O晶体。 Figure 6. 实验装置 * Content Layouts