液相還原法合成納米Cu2O的結(jié)構(gòu)表征及光催化性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染已成為當今社會最為緊迫的難題之一，而工業(yè)廢水污染，又是環(huán)境污染中最重要的一部分，因此解決當前工業(yè)廢水凈化問題是當務(wù)之急?？茖W家們采取了很多方法來解決廢水污染問題，但效果并不好。因此研究者致力于尋求一種可持續(xù)的高效的催化降解有機廢水的辦法，而光催化降解法由于成本低，無毒，可循環(huán)利用等優(yōu)點被廣泛研究。目前的難題是尋找一種高效的半導(dǎo)體材料來最大限度的利用太陽能。
　　 Cu2O是一種窄帶隙半導(dǎo)體，可以吸收可

2、見光中的能量，大約占太陽光總能量的40％以上，因此是一種高效的半導(dǎo)體材料。但是制約其應(yīng)用的關(guān)鍵是光照Cu2O產(chǎn)生的電子和空穴不容易分離，它本身很容易被光生空穴所氧化而成為CuO。目前提高其性能的途徑有兩個:一是減小Cu2O粒徑，增大比表面積，使空穴和電子復(fù)合的概率降低;二是將Cu2O改性或與其它半導(dǎo)體進行復(fù)合，來加快空穴和電子的轉(zhuǎn)移速率。本課題針對Cu2O的不足，通過減小Cu2O粒徑來提高其性能，為其改性或復(fù)合做準備。制備了顆粒在納米級

3、別的不同形貌的Cu2O，并研究了不同形貌以及不同顆粒尺寸的Cu2O形成機理以及光催化性能。
　　 采用化學沉淀法制備Cu2O，用醋酸銅作為前驅(qū)體，水合聯(lián)氨作為還原劑，在室溫，無表面活性劑的簡單條件下，合成Cu2O納米球，直徑大約為70 nm，八面體Cu2O尺寸可調(diào)，系統(tǒng)研究了液相還原法制備Cu2O的影響因素。用X射線衍射分析儀(XRD)分析Cu2O的晶型;用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察Cu2O的微觀形貌，分析了其形成過程及機理。

4、最終發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程為聯(lián)氨先將氫氧化銅還原為Cu2O，然后部分Cu2O被還原為銅，最后空氣中的氧氣在攪拌的條件下進入溶液中將銅氧化為Cu2O。
　　 經(jīng)過掃描電鏡以及衍射分析共同確定，該方法制備的Cu2O比較純，分別分析了前驅(qū)體狀態(tài)、聯(lián)氨、氫氧化鈉、乙二醇、氧氣等對Cu2O形成的形貌尺寸以及性能的影響發(fā)現(xiàn):氫氧化鈉在形成球狀及八面體Cu2O顆粒上起著重要作用。當氫氧化鈉與乙酸銅物質(zhì)量比為2∶1時，得到的是球狀Cu2O，同時聯(lián)氨含量

5、為1mL，乙二醇含量為5 mL時，球狀Cu2O形貌及光催化性能最好。當氫氧化鈉與乙酸銅物質(zhì)量比為4∶1時，得到的是八面體Cu2O，同時聯(lián)氨含量為0.7 mL時，八面體Cu2O形貌及光催化性能最好。
　　 用甲基橙溶液模擬有機污染物，分析了不同的制備條件下得到不同形貌及尺寸的Cu2O的光催化降解性能。發(fā)現(xiàn)顆粒尺寸是影響光催化降解性能的最關(guān)鍵的因素，在本實驗中發(fā)現(xiàn)球狀氧化亞銅的顆粒尺寸在70 nm左右，光催化效果最好，降解效率達到了