CuI是直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,在有機(jī)合成催化劑和重金屬離子吸附等方面具有潛在的應(yīng)用。近年來,納米結(jié)構(gòu)建筑塊自組裝成微/納分級結(jié)構(gòu)材料兼具納米材料和微米材料的優(yōu)勢使其在材料化學(xué)領(lǐng)域嶄露頭腳,成為研究熱點(diǎn)。同時,綠化化學(xué)是科學(xué)工作者期待和追求的?;诖耍覀儼l(fā)展了一種簡單、價格低廉、綠色的合成路線,在氨芐輔助下制備了微/納分級結(jié)構(gòu)CuI,所制樣品可作為偶聯(lián)反應(yīng)的催化劑和重金屬Cd2+的吸附劑。
納米尺度碘化亞銅具有突出的催化性質(zhì)、電性質(zhì)、磁性質(zhì)和吸附性質(zhì)使其得到了科學(xué)家的廣泛關(guān)注,因此各種制備方法也隨之得到了發(fā)展。到目前為止已經(jīng)成功合成出了多孔狀、近圓形、 花狀納米CuI。雖然這些技術(shù)都成功合成不同形貌的CuI,但是毒性原材料、繁瑣的合成步驟,較高的反應(yīng)溫度,以及污染副產(chǎn)物的產(chǎn)生等限制了它們在應(yīng)用方面的研究。因此,就需要尋求一種合成溫度低、成本低以及對環(huán)境友好、條件溫和的制備方法合成路線。同時,由于納米材料在使用過程中由于其較大的比表面積使其容易團(tuán)聚而大大降低其性能,為此,微/納分級結(jié)構(gòu)材料應(yīng)運(yùn)而生以有效解決材料的性質(zhì)不穩(wěn)定性問題。研究表明可以通過調(diào)整材料基本組成成分的種類、界面曲率以及內(nèi)部組織的種類來設(shè)計和組建分級結(jié)構(gòu),從而調(diào)控材料的性質(zhì)。但調(diào)控這些參數(shù)并非易事,因此,如何構(gòu)建分級結(jié)構(gòu)材料促進(jìn)新功能材料的發(fā)展,引起了越來越多研究團(tuán)體的興趣。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),這激勵著材料科學(xué)家和化學(xué)家致力于探索不同的制備方法以獲得形貌各異的材料,從而調(diào)控其性能。采用生物分子作為模板把無機(jī)納米晶體組裝成分級的微/納結(jié)構(gòu)的手段,已是公認(rèn)的比較成功的方法之一。同時,微/納分級結(jié)構(gòu)在使用過程中可以有效維持材料的結(jié)構(gòu)和形貌,從而避免了樣品的團(tuán)聚?;诖耍谖覀兦捌谥苽溲趸\基復(fù)合、空殼材料基礎(chǔ)上,基于綠色化學(xué)理念在氨芐輔助作用下構(gòu)建微/納分級結(jié)構(gòu)CuI。X-射線粉末衍射、X-射線光電子能譜和掃描電子顯微鏡表征充分證明了分級結(jié)構(gòu)CuI的生成。氨芐在整個過程既充當(dāng)了還原劑又作為形貌導(dǎo)向劑,該方法科學(xué)、環(huán)保、簡單、可操作性強(qiáng)。所制備的微/納分級結(jié)構(gòu)CuI對芐胺和碘苯的偶聯(lián)反應(yīng)具有優(yōu)良的催化性能,這主要是其分級結(jié)構(gòu)優(yōu)勢所顯。產(chǎn)物對水中的Cd(II)有較強(qiáng)的吸附能力,吸附脫附效果幾乎達(dá)到了100%,有利于材料在重金屬污染治理方面的應(yīng)用。在本作品中系統(tǒng)探討制備條件與材料形貌的關(guān)系,摸索出微/納分級結(jié)構(gòu)CuI制備的優(yōu)化條件,研究材料的結(jié)構(gòu)和其催化性能與吸附性能的關(guān)系,從而找出材料的制備、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)三者之間的辯證關(guān)系,為性能優(yōu)化的材料的構(gòu)建提供可靠、可取的實(shí)驗數(shù)據(jù)。該研究得到2010年國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗計劃項目(國家級)和國家自然科學(xué)基金(項目編號:21071047)的資助。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎
1.申報作品原文“Cauliflower-like CuI nanostructures: green synthesis and applications as catalyst and adsorbent”以第一作者發(fā)表于Mater. Sci. Eng. B.(doi:10.1016/j.mseb.2011.05.023,SCI三區(qū),影響因子1.577),獲第九屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎。
2.另有4篇相關(guān)論文在Nanoscale Res. Lett., 2010, 5, 1779-1787. (SCI二區(qū),影響因子2.894,第二作者)、J. Nanopart. Res., 2011, 13:2875-2886 (SCI二區(qū),影響因子2.478,第二作者)、J. Alloys Compounds, 2011, 509: 5755–5760 (SCI二區(qū),影響因子2.135,第三作者)和J Mater Sci.,2011, 46:3349–3355. (SCI三區(qū),影響因子1.471,第三作者)。