多孔Cu2O納米球的制備及其光催化性能研究.pdf

1、氧化亞銅（Cu2O）是一種對可見光響應的p-型半導體材料。它的禁帶寬度約為2.0-2.2 eV，能被620 nm左右的可見光激發(fā)，在可見光區(qū)的吸收系數(shù)較高,能量轉化率理論上可達18％。催化活性高，無毒且制備成本較低，可以直接利用太陽光降解有機物，不會產(chǎn)生二次污染，理論利用率高，是一種極具開發(fā)前景的綠色環(huán)?？梢姽獯呋瘎?br>　　本論文以一水合醋酸銅為原料、小分子葡萄糖為還原劑、絲膠蛋白為模板和穩(wěn)定劑，首先采用化學共沉淀法制備Cu2O/

2、SS復合納米球顆粒。通過考察絲膠濃度、反應時間、反應體系的pH值對Cu2O/SS復合納米球形貌、結構的影響；再將制備的Cu2O/SS復合納米球進行煅燒，得到多孔Cu2O納米球，考察煅燒溫度、絲膠蛋白的濃度對多孔Cu2O納米球形貌、結構的影響；然后，以陽離子染料甲基橙(MO)為模擬的有機污染源，用上述制備的光催化劑在可見光下進行光催化降解實驗，考察制備的Cu2O納米球的光催化性能。本課題具體研究工作包括以下3個方面：
　　（1）Cu

3、2O/SS復合納米球顆粒的制備：以一水合醋酸銅為Cu2+、葡萄糖(Glu.)為還原劑、絲膠蛋白(SS)為模板和穩(wěn)定劑，運用化學共沉淀法制I備Cu2O/SS納米復合納米顆粒。考察了絲膠蛋白濃度、反應過程中反應體系的溶液pH、反應溫度等對Cu2O/SS納米復合顆粒的形貌和尺寸的影響。研究發(fā)現(xiàn)：當醋酸銅濃度為0.35 M時，絲膠蛋白的濃度為1.67 wt%(添加濃度為5 wt%)，溶液的pH為12時，得到的顆粒尺寸最小，約為50-100 nm

4、。當醋酸銅濃度為0.2 M時，所制備的Cu2O/SS復合納米球材料為球形，尺寸大小為500-600 nm。
　?。?）多孔Cu2O納米球顆粒的制備與表征：將上述所制備的Cu2O/SS復合納米球顆粒置于流通的氮氣氣氛中，一定溫度下恒溫煅燒2 h，升溫和降溫速率為5℃/min條件下所得到的多孔Cu2O納米球顆粒。研究了不同的煅燒溫度對氧化亞銅納米材料的結構、形貌與尺寸大小的影響，煅燒溫度選擇了3個溫度，分別為350℃、450℃、550

5、℃，350℃下得到的多孔Cu2O納米球顆粒的孔較多，且分布均勻，尺寸比為煅燒前的稍小一些。不同煅燒溫度下得到的均為多孔Cu2O納米球顆粒。煅燒前后Cu2O納米球顆粒的尺寸大小沒有明顯的變化。
　　(3)多孔Cu2O納米球顆粒的光催化活性測試：以陽離子染料甲基橙(MO)為模擬有機污染源，在可見光照射下，進行光催化降解實驗，分析比較制備的各種Cu2O納米顆粒在可見光下的光催化降解性能。結果表明：350℃下形成的多孔Cu2O納米球顆粒的

6、光催化降解率達到最高99.87%，純的正八面體的Cu2O納米顆粒的光催化活性為83.42%，增16.45%。
　　本論文以一水合醋酸銅為原料、小分子葡萄糖為還原劑、絲膠蛋白為模板和穩(wěn)定劑，首先采用共沉淀法制備Cu2O/SS復合納米球顆粒，提供了一種制備比表面積大、顆粒尺寸可調、性能穩(wěn)定的多孔Cu2O納米球材料的新思路和新方法；拓寬了蠶絲工業(yè)廢棄絲膠蛋白的應用領域，實現(xiàn)了含絲膠蛋白的廢棄物的生態(tài)高值化循環(huán)利用，開辟了以污治污的新途徑