题目：氧化亚铜微晶的可控合成及物化性能研究

晶体材料的特殊性质与它的颗粒尺寸和微观形貌紧密相关，不同的制备方法决定着晶体材料的颗粒尺寸和微观形貌。因此，深入系统地研究晶体材料的制备方法，实现晶体材料的可控合成，探讨其与形貌和性能之间的联系，对于促进晶体材料的应用具有十分重要的意义。本文通过制备不同形貌的氧化亚铜微晶，详细研究了不同实验条件下制备的氧化亚铜微晶的生长机理，表征了微观形貌与其物理化学性能之间的关系。利用水热法，得到了不同形貌的微米级的氧化亚铜单晶颗粒。通过控制水热时间来改变水热反应体系中溶液的反应状态，进而决定水热反应进行的程度，捕获到了生长过程的各种中间形态，发现了Cu2O微晶从八面体到完美六枝形貌的演变规律并研究了单晶的生长机理，观察到了八面体形貌的循环演变，以及半导体Cu2O向金属Cu的转变。Cu2O微晶生长过程及机理的研究，为研究其微观形貌与光催化性能之间的关系奠定了基础。在水热法制备氧化亚铜微晶的基础上，进一步研究了Cu2O微晶不同晶面的电学特性。通过探测金属Ag颗粒在氧化亚铜不同晶面的沉积生长，直接表征了Cu2O微晶的{111}和{110}晶面的电学特性：{111}晶面具有负电性，而{110}晶面具有正电性。利用氧化亚铜微晶不同晶面的本征电性，进行了氧化锌在Cu2O微晶表面的选择性生长，合成了特殊结构的Cu2O/ZnO复合材料。发现了Cu2O微晶在可见光的照射下，对甲醛水溶液光降解的同时产生燃料电池级氢气的独特性质。通过选择氧化镁作为牺牲剂，同时调控其添加量，使Cu2O微晶表现出良好的光降解甲醛水溶液产氢特性，而其他光催化半导体并没有表现此性质。系统地研究了Cu2O微晶产氢的影响因素，提出了Cu2O微晶光降解甲醛产氢的机理。在产氢过程中，主要利用了氧化亚铜微晶两方面的特性：一方面是可见光照射下产生电子和空穴，与水相互作用产生氢气和羟基自由基；另一方面是Cu2O表面的CuI-O断裂，导致氧空位和顺磁物质[Cu+]•的形成。首次探测到[Cu+]•顺磁物质，并将其直接作用于光降解甲醛水溶液产生氢气的过程。它能够产生大量的羟基自由基，进一步将甲醛氧化成甲酸同时产生氢气。利用简单的低温液相合成的方法，获得了具有不同表面特征的Cu2O实心微球，比较了其脱色甲基橙水溶液的光催化活性。系统地研究了实验合成条件对微球表面结构的影响，并提出了实心微球的生长机理。研究中发现还原剂NH2OH•HCl的添加量改变了反应过程，进而，影响了微球的表面结构。十二烷基硫酸钠（SDS）作为形貌调控模板引入反应体系，利用库仑相互作用引导粒子的成核和生长。发现表面具有纳米孔结构的Cu2O实心微球，在可见光照射下，与其他表面结构的微球相比，对甲基橙染料具有更好的脱色效果。通过延长水浴保温时间，得到了微球向近菱方十二面体转变的过渡形貌，验证了多面体形貌是从球状形貌起源的观点。