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挥发性有机物的排放严重危害人类生产生活，尤其是含量较高、危害大、难脱除的苯系物，已成为相关实验研究的重点对象，针对这类污染物的治理，光催化作为一种清洁无污染的处理技术，对低浓度的气态有机物分解取得良好的效果。
本研究以TiO2为载体，在其表面负载结构有序的Cu-BTC(BTC=1,3,5-苯甲酸)，使Cu元素高度分散于有机金属位点上，再通过破坏Cu-MOF结构使Cu均匀分散到载体表面；进一步地对催化剂进行黑化处理，从而获得具有高分散CuO的黑色TiO2催化剂CuO-TiO2(mb)。
由催化剂的表征结果表明，在CuO-TiO2(mb)合成过程中，MOF前躯体有效地提高了CuO的分散性，相对于浸渍法制备的催化剂CuO-TiO2(d)，其平均颗粒尺寸由1.41μm减小到0.20μm；通过XPS、HR-TEM和吸附脱附实验等表征结果可知，CuO-TiO2(mb)光催化剂的表面积达到139.24m2/g，粒径为0.17μm，并具有较高的分散度。根据UV-VisDRS和PL的测试结果表明，CuO-TiO2(mb)具有较窄的带隙(1.36 eV)和较低电子空穴复合率，并表现出良好的光响应性能，特别是在可见光区域具有较强的吸收峰。与CuO-TiO2(d)对比发现，在煅烧MOF前躯体过程中，催化剂表面的部分Cu由Cu2+转变为Cu2+，黑并且黑化处理过程加剧了这种转变，使催化剂的氧空位增加，阻碍了电子和空穴对的复合。结合光催化性能实验和密度泛函理论(DFT)计算发现，Cu-O、Cu-Ti杂质态和氧空位产生了额外的能级，从而缩小了禁带宽度。光在催化反应过程中，光生电子和空穴与H2O和O2生成了·OH和·O(2?)，这些活性基团与目标物发生反应，并伴随Ti4+/Ti3+和Cu2+/Cu+之间相互转换，催化剂表面金属价态的改变可以增强催化剂对H2O和O2的吸附。
在紫外光和可见光下，实验对催化剂及其中间体降解气相甲苯、二甲苯的效率进行比较，结果表明，相对于浸渍法制备催化剂CuO-TiO2(d)，改良催化剂CuO-TiO2(mb)对甲苯的降解的效率提高了2.45倍；具有高分散CuO的催化剂CuO-TiO2(m)的催化剂效率提高了0.9倍；经过黑化处理后，催化剂效率提高0.8倍；进一步地对CuO-TiO2(mb)在不同浓度的H2O和O2环境下进行效率测试发现，H2O或者O2单独存在的情况下均可以完成光催化反应，并且H2O更有利于催化反应效率的提高，实验还发现，两种成分对催化反应具有协同作用。因此，CuO-TiO2(mb)对光催化分解甲苯、二甲苯是一种性能优异的的光催化剂。
本研究以TiO2为载体，在其表面负载结构有序的Cu-BTC(BTC=1,3,5-苯甲酸)，使Cu元素高度分散于有机金属位点上，再通过破坏Cu-MOF结构使Cu均匀分散到载体表面；进一步地对催化剂进行黑化处理，从而获得具有高分散CuO的黑色TiO2催化剂CuO-TiO2(mb)。
由催化剂的表征结果表明，在CuO-TiO2(mb)合成过程中，MOF前躯体有效地提高了CuO的分散性，相对于浸渍法制备的催化剂CuO-TiO2(d)，其平均颗粒尺寸由1.41μm减小到0.20μm；通过XPS、HR-TEM和吸附脱附实验等表征结果可知，CuO-TiO2(mb)光催化剂的表面积达到139.24m2/g，粒径为0.17μm，并具有较高的分散度。根据UV-VisDRS和PL的测试结果表明，CuO-TiO2(mb)具有较窄的带隙(1.36 eV)和较低电子空穴复合率，并表现出良好的光响应性能，特别是在可见光区域具有较强的吸收峰。与CuO-TiO2(d)对比发现，在煅烧MOF前躯体过程中，催化剂表面的部分Cu由Cu2+转变为Cu2+，黑并且黑化处理过程加剧了这种转变，使催化剂的氧空位增加，阻碍了电子和空穴对的复合。结合光催化性能实验和密度泛函理论(DFT)计算发现，Cu-O、Cu-Ti杂质态和氧空位产生了额外的能级，从而缩小了禁带宽度。光在催化反应过程中，光生电子和空穴与H2O和O2生成了·OH和·O(2?)，这些活性基团与目标物发生反应，并伴随Ti4+/Ti3+和Cu2+/Cu+之间相互转换，催化剂表面金属价态的改变可以增强催化剂对H2O和O2的吸附。
在紫外光和可见光下，实验对催化剂及其中间体降解气相甲苯、二甲苯的效率进行比较，结果表明，相对于浸渍法制备催化剂CuO-TiO2(d)，改良催化剂CuO-TiO2(mb)对甲苯的降解的效率提高了2.45倍；具有高分散CuO的催化剂CuO-TiO2(m)的催化剂效率提高了0.9倍；经过黑化处理后，催化剂效率提高0.8倍；进一步地对CuO-TiO2(mb)在不同浓度的H2O和O2环境下进行效率测试发现，H2O或者O2单独存在的情况下均可以完成光催化反应，并且H2O更有利于催化反应效率的提高，实验还发现，两种成分对催化反应具有协同作用。因此，CuO-TiO2(mb)对光催化分解甲苯、二甲苯是一种性能优异的的光催化剂。