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Cu2O具有禁带宽度较窄(2.17 eV)、直接带隙半导体、制备容易等优势。但是由于Cu2O的载流子寿命较短,导致体内的载流子复合率高,光催化的光电转换效率低。为了降低载流子的复合率,通常减小Cu2O的尺寸以形成纳米结构,从而减少体内的载流子复合率;或通过半导体或金属纳米材料与纳米尺寸的Cu2O复合,形成界面电场,促进电子和空穴的分离,进一步提高光电转换效率。本论文为了得到高光电转换效率的Cu2O催化剂,用水热法成功调控树状纳米线Cu2O的形貌和成分,并探索其光催化性能。论文主要分三部分内容:树状纳米线Cu2O的制备及表征;树状纳米线Cu2O光催化剂对甲基橙(MO)进行光催化降解实验;拓展探索金属Ag-Cu2O纳米复合结构的制备及表征。(1)通过调控反应温度和反应物的浓度制备出树状纳米线Cu2O。采用水热法制备纳米光催化剂,反应中以乙酸铜(Cu(Ac)2)作为铜源,邻茴香胺(O-anisidine)作为还原剂,乙酸(HAc)作为添加剂,反应温度在150—210℃范围内。通过调控溶剂在150—180℃温度下,制备出的纳米Cu2O呈现树状结构,形成树干和枝杈,其中树干的直径60—100 nm。经TEM分析纳米线树干与枝状结构的生长方向是相互垂直的,生长晶向分别为[100]和[011]。当制备温度在190—210℃时,这些树状结构中的枝状结构会进一步生长,导致多个树状结构会进一步形成多面体团簇结构。在成分方面,当反应温度在150℃时会得到纯度较高的Cu2O,当温度升高到180℃,树状纳米线Cu2O中会出现Cu杂质。因此调控温度和浓度,可以控制树状纳米线Cu2O形成的团簇结构以及Cu杂质。(2)树状纳米线Cu2O具有较高的催化性能,并且能实现无助催化剂添加催化甲基橙(MO)。以MO为降解标定物质,研究不同温度下(150—180℃)制备的树状纳米线Cu2O的光催化性能。在不添加任何助催化剂(H2O2)的情况下,树状纳米线Cu2O对MO具有很高的光催化降解效率。其中150℃下制备的纳米线Cu2O具有最高的光催化降解能力,20分钟内降解90%的MO。并且相应树状纳米线Cu2O在光电化学测试中的光电流密度达到0.43μA cm-2。树状纳米线Cu2O的比表面积为20.35 m2 g-1,而制备温度对比表面积的影响较小。因此在150℃下制备的纳米线Cu2O所具备的高光催化性能,可能是由于纯度高的原因。由于160—180℃温度下制备的树状纳米线Cu2O,内部存在着Cu杂质形成深能级掺杂,从而形成载流子复合中心,导致其降解效率较低。(3)本论文还进一步拓展了以树状纳米线以及其形成的纳米线多面体Cu2O为基础,用光还原法和化学还原法在其表面沉积Ag纳米颗粒形成Ag-Cu2O复合结构。从结构、成分和形貌分析,Ag纳米颗粒能够沉积在Cu2O表面,并且可以通过改变AgNO3与Cu2O的比例控制Ag纳米颗粒的比重。本论文中通过水热法成功制备树状纳米线Cu2O结构,并且通过升高温度进一步控制树状结构让其形成纳米线多面体团簇Cu2O。另外通过温度的控制也可以控制树状纳米线Cu2O中Cu杂质的形成。树状纳米线Cu2O可以实现无助氧化剂的MO降解,其降解效率高。本项工作为高催化活性的纳米Cu2O材料制备提供了新的制备方法。