【摘 要】
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光催化是近年来研究比较多的、受人们青睐的一种使用范围广的技术。这种技术具有成本低、无毒、经济、环保、高效等优点。光催化技术可用于分解水制氢、还原二氧化碳和降解有机污染物。光催化技术主要是催化剂受到光照,电子发生跃迁产生电子-空穴对,从而降解有机污染物。然而,传统的光催化剂,由于禁带宽度大,电子跃迁所需能量大;大多数催化剂是粉末,难以回收再利用,导致这些催化剂难以满足人们在实际生活中的需求。因此,研
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光催化是近年来研究比较多的、受人们青睐的一种使用范围广的技术。这种技术具有成本低、无毒、经济、环保、高效等优点。光催化技术可用于分解水制氢、还原二氧化碳和降解有机污染物。光催化技术主要是催化剂受到光照,电子发生跃迁产生电子-空穴对,从而降解有机污染物。然而,传统的光催化剂,由于禁带宽度大,电子跃迁所需能量大;大多数催化剂是粉末,难以回收再利用,导致这些催化剂难以满足人们在实际生活中的需求。因此,研究者们正在寻找新型高效且易回收的光催化剂。过渡金属氧化物半导体是近年来研究比较广泛的光催化剂。其中氧化铜(Cu O)因为其带隙能为1.2 e V的P型半导体而受到人们的关注,在锂离子电池、气体传感器、电化学传感器、光热、光敏器件、阴极材料和光催化领域有广泛应用。在过去的十年里,研究者们已经制备了0维、1维、2维和3维不同形貌的Cu O,并在各个应用领域取得令人满意的成果。Cu O不仅自身可以作光催化材料,还可以掺杂其他金属或者与其他半导体形成异质结复合物从而提高光催化性能。本文研究以铜网作为基底,在NaOH和(NH4)2S2O8的混合溶液中合成的Cu(OH)2作为前驱物制备了不同的Cu O异质结复合物,并对其光催化性能进行研究。主要研究成果如下:(1)以铜网为基底,把铜网浸入NaOH和(NH4)2S2O8的混合溶液中在铜网表面生成Cu(OH)2纳米线,然后经过硫化在Cu(OH)2表面形成Cu S,硫化时间分别是1分钟、10分钟、1小时和4小时。接下来在管式炉中,N2氛围下150℃焙烧1小时,200℃焙烧2小时从而合成了不同形貌的Cu S/Cu O/Cu复合物。研究表明,硫化时间是Cu(OH)2转变成Cu S量的多少及控制形貌的主要因素。在过氧化氢(H2O2)的辅助下,通过对亚甲基蓝(MB)的光催化降解研究,发现硫化10分钟的催化剂相对来说光催化性能优于其他样品的光催化性能。这是因为Cu O和Cu S复合形成异质结构,拓宽了光吸收范围并抑制了电子-空穴对的复合。(2)以铜网为基底,把铜网浸入NaOH和(NH4)2S2O8的混合溶液中在铜网表面生成Cu(OH)2纳米线,然后把Cu(OH)2/Cu浸入二水醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)和氢氧化钠(NaOH)的混合溶液中10分钟,在管式炉中150℃焙烧10分钟,重复3次以上过程。然后,把Cu(OH)2/Cu浸入含有20mmol的六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和20mmol的六亚甲基四胺(HMTA)的混合溶液中,90℃水热反应10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、1小时和2小时,制备不同形貌的Zn O,最后在管式炉中150℃焙烧1h,200℃焙烧2小时得到不同形貌的Zn O/Cu O/Cu异质结复合物。用制备的材料作催化剂,在氙灯照射下用于还原Cr6+,比较不同催化剂还原Cr6+的效果,发现90℃反应30分钟的样品还原重铬酸钾的效果最好。
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