本文關(guān)鍵詞：基于銅氧化物微納米分級結(jié)構(gòu)材料的制備及其光化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 微納米分級結(jié)構(gòu) Cu_(x(x=1 2))O 形貌 有機(jī)溶劑/添加劑 有機(jī)污染物

【摘要】：過渡金屬氧化物以其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)在基礎(chǔ)科學(xué)、催化、新型功能材料、智能材料等多個應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用,已成為近年來材料科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。然而,過渡金屬氧化物在制備過程中存在形貌容易變化、結(jié)構(gòu)和尺寸難以控制等問題。因此,本論文開展了過渡金屬氧化物分級結(jié)構(gòu)的液相法制備研究。通過溶劑熱法,獲得了基于銅氧化物的微納米分級結(jié)構(gòu)材料,并探究了材料形貌以及表面結(jié)構(gòu)多樣性的形成過程,繼而找出了材料本身結(jié)構(gòu)與光化學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性。本論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)利用對環(huán)境友好的乙二醇作為有機(jī)溶劑/添加劑,醋酸銅作為銅源,通過簡單的溶劑熱法制備了單分散均勻且具有球中球結(jié)構(gòu)的金屬銅醇鹽配合物,研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對該結(jié)構(gòu)的影響,同時考察了反應(yīng)時間對于形成具有球中球結(jié)構(gòu)的金屬銅醇鹽配合物過程的影響,進(jìn)而提出了這種結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制為Ostwald Ripening機(jī)理。通過簡單的退火過程,獲得了具有與前驅(qū)物同樣結(jié)構(gòu)的CuO材料。在H2O2參與的條件下,對其可見光下去除有機(jī)污染物羅丹明B進(jìn)行了詳細(xì)的研究,發(fā)現(xiàn)球中球結(jié)構(gòu)的CuO材料光催化降解RhB速率是商用CuO粉末的3.65倍,并在重復(fù)利用5次后催化性能沒有明顯降低。其主要原因是由于球中球結(jié)構(gòu)的CuO材料吸收可見光后,可見光在其核殼內(nèi)部進(jìn)行多次的光反射和散射,增強(qiáng)了其對光子的捕獲能力,相比實(shí)心結(jié)構(gòu)的商用CuO材料而言,這種球中球結(jié)構(gòu)光催化劑材料有利于提高材料的光催化性能。這些結(jié)果也充分說明了多級結(jié)構(gòu)材料在去除水中有機(jī)污染物方面有著潛在的應(yīng)用價值和前景。(2)利用乙二醇同時作為有機(jī)溶劑/添加劑和還原劑,通過調(diào)控反應(yīng)物離子濃度合成了具有單分散花狀微/納米分級結(jié)構(gòu)Ag/Cu2O復(fù)合材料,并詳細(xì)研究了該復(fù)合材料的形貌、微觀結(jié)構(gòu)以及物相組成的影響因素。在去除有機(jī)污染物甲基橙的研究中,發(fā)現(xiàn)單分散花狀微/納米分級結(jié)構(gòu)Ag/Cu2O復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性,在可見光下40 min催化降解率高達(dá)98.97%,并在重復(fù)利用5次后催化性能沒有明顯降低。其主要原因可歸結(jié)為這種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)表面所形成的Ag/Cu2O異質(zhì)結(jié),顯著地增強(qiáng)了材料的光催化性能。在調(diào)控結(jié)構(gòu)過程中,我們發(fā)現(xiàn)所引入的單質(zhì)銅金屬對該復(fù)合材料的光催化性能提高有一定的抑制作用。此外,在雙氧水參與的條件下,發(fā)現(xiàn)花狀微/納米分級結(jié)構(gòu)Ag/Cu2O復(fù)合材料催化降解有機(jī)染料MO的時間相比未添加雙氧水的Ag/Cu2O復(fù)合材料縮短了將近50%。究其原因可能是Ag/Cu2O復(fù)合材料在可見光的照射下所分離出的電子和空穴,被雙氧水俘獲,進(jìn)而產(chǎn)生大量的超氧負(fù)離子和羥基自由基,促進(jìn)了吸附在催化劑表面的有機(jī)染料MO氧化分解,加速催化降解時間。這些結(jié)果也充分說明了具有異質(zhì)結(jié)的微納米分級結(jié)構(gòu)的Ag/Cu2O復(fù)合材料在去除水中有機(jī)污染物方面有著很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：微納米分級結(jié)構(gòu) Cu_(x(x=1 2))O 形貌 有機(jī)溶劑/添加劑 有機(jī)污染物
【學(xué)位授予單位】：淮北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ131.21;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-32
• 1.1 引言10-11
• 1.2 銅氧化物材料的研究現(xiàn)狀11-21
• 1.2.1 CuO、Cu_2O的基本性質(zhì)11-12
• 1.2.2 CuO、Cu_2O微納米材料的制備12-16
• 1.2.3 CuO、Cu_2O微納米材料的應(yīng)用16-19
• 1.2.4 CuO、Cu_2O微納米復(fù)合材料的制備及研究19-21
• 1.3 本論文的選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容21-23
• 參考文獻(xiàn)23-32
• 第二章 單分散球中球結(jié)構(gòu)CuO微納米材料的簡單制備及光化學(xué)性質(zhì)研究32-52
• 2.1 引言32-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-36
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑34-35
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過程35
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器及表征35-36
• 2.3 結(jié)果與討論36-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻(xiàn)45-52
• 第三章 花狀微納米分級結(jié)構(gòu)Ag/Cu_2O復(fù)合材料的可控制備及光催化性能研究52-70
• 3.1 引言52-53
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分53-55
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑53-54
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過程54
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)儀器及表征54-55
• 3.3 結(jié)果與討論55-63
• 3.4 本章小結(jié)63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 第四章 總結(jié)70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果72-74
• 致謝74

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