本文關(guān)鍵詞：氧化亞銅基復(fù)合光催化劑的制備及其性質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2015年

氧化亞銅基復(fù)合光催化劑的制備及其性質(zhì)研究

許麗  

【摘要】：目前,在眾多半導(dǎo)體催化劑中,金屬氧化物半導(dǎo)體因其優(yōu)越的光催化活性和光電穩(wěn)定性常常用于降解有機污染物。然而,眾所周知,許多金屬氧化物半導(dǎo)體帶隙較寬,例如,二氧化鈦(Ti02)帶隙為3.0 eV,氧化鋅(Zn0)帶隙為3.2eV,因此,它們通常適用于紫外光,這一因素極大制約了它們的實際應(yīng)用。具有窄帶隙的金屬氧化物半導(dǎo)體可以更加有效地利用可見光。氧化亞銅(Cu20),一種典型的金屬缺位P型半導(dǎo)體,帶隙為2.0～2.2 eV,是一種適用于可見光的理想光催化劑。此外,它還具有成本低廉,制備方便和環(huán)境友好的優(yōu)點。目前已經(jīng)成功制備各種形貌的氧化亞銅納米材料并且用于降解有機染料。然而氧化亞銅光生電子-空穴對容易復(fù)合,導(dǎo)致其量子產(chǎn)率較低,限制了其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,針對這一問題我們設(shè)計并合成兩種結(jié)構(gòu)獨特的氧化亞銅基復(fù)合材料——銀-氧化亞銅／石墨烯三元復(fù)合物和氧化鋅/氧化亞銅二元復(fù)合物。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：第二章通過簡單的兩步還原法合成了一種具有多級結(jié)構(gòu)的球狀銀-氧化亞銅/石墨烯三元復(fù)合物。在這種多級結(jié)構(gòu)中,銀和石墨烯都與氧化亞銅直接接觸,而銀納米顆粒主要生長在氧化亞銅球形表面。光催化降解甲基橙的實驗表明,在可見光照射下,球狀銀-氧化亞銅／石墨烯復(fù)合物的光催化性能不僅明顯高于純氧化亞銅,而且優(yōu)于二元復(fù)合物氧化亞銅／石墨烯及銀-氧化亞銅。更重要的是光催化循環(huán)實驗發(fā)現(xiàn),三元復(fù)合物與二元復(fù)合物銀-氧化亞銅相比表現(xiàn)出更優(yōu)良的光催化循環(huán)穩(wěn)定性。熒光光譜測試表明,銀和氧化還原石墨烯都可以俘獲氧化亞銅的光生電子,可以更有效分離光生電子-空穴,由此導(dǎo)致銀-氧化亞銅／石墨烯三元復(fù)合物光催化性能增強。我們進一步研究發(fā)現(xiàn)在石墨烯三元復(fù)合物中,銀生長在氧化亞銅球上比銀直接生長在石墨烯上光催化性能好。因為金屬-半導(dǎo)體界面的Schottky勢壘的存在,銀與氧化亞銅的直接接觸更能有效地分離光生電子。本工作為構(gòu)建高效、穩(wěn)定的氧化亞銅基工業(yè)催化劑提供了一種新思路。第三章中建立了一種簡單的合成氧化鋅／氧化亞銅復(fù)合物的新方法。以帶正電的氧化亞銅球為基體,四羥基合鋅陰離子在靜電作用下能有效吸附在氧化亞銅表面,水熱法得到氧化鋅／氧化亞銅分級結(jié)構(gòu)。研究表明通過調(diào)控堿的濃度和反應(yīng)時間可以有效地控制氧化鋅／氧化亞銅的復(fù)合。光催化實驗表明與氧化亞銅、氧化鋅相比,制備的氧化鋅／氧化亞銅對降解甲基橙有更好的催化性能。這主要歸因于氧化鋅的引入抑制了光生電子-空穴的復(fù)合。鑒于目前文獻報道的主要用電沉積等方法合成氧化鋅／氧化亞銅復(fù)合材料,本工作為構(gòu)建高效的氧化鋅/氧化亞銅工業(yè)催化劑提供了新思路。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36
【目錄】：

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