【摘 要】
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水中污染物的处理是目前急需解决的问题。半导体光催化技术是将水中的有机污染物分解或者矿化的一种重要途径,具有成本低,可持续,无二次污染等优点。在已发现的光催化剂中,Cu
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水中污染物的处理是目前急需解决的问题。半导体光催化技术是将水中的有机污染物分解或者矿化的一种重要途径,具有成本低,可持续,无二次污染等优点。在已发现的光催化剂中,Cu2O的直接带隙为1.9-2.2 eV,是P型半导体,可以吸收利用可见光,未来是一种较为理想的对可见光响应的光催化材料。本文采用中频脉冲磁控溅射方法在医用载玻片上制备铜氧化物薄膜。研究了影响铜氧化物稳定性的因素,获得了铜氧化物较好的光催化活性。本文对氧流量和沉积时间这两个溅射参数的影响进行了深入的探究。利用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）表征了薄膜的结构、形貌和吸光吸能。采用模拟可见光照射,以甲基橙为模拟污染物,开展铜氧化物薄膜光催化脱色性能实验,评价溅射参数的影响。结果表明中频脉冲磁控溅射法可以制备表面均匀、光滑的薄膜,并且对可见光有良好的吸收,光吸收极限波长可达到541 nm。随着氧流量的增加,薄膜由Cu和Cu2O的混合相转变为Cu2O单相,继续增加氧流量,则薄膜转变为Cu4O3和Cu2O的混合相。制备光催化活性良好的薄膜,氧流量和沉积时间是关键的工艺参数。综合氧流量以及沉积时间等条件的实验数据,当氧流量为6 sccm,沉积时间为15 min时,薄膜表现出最佳的光催化活性,24 W的荧光灯照射4个小时,模拟污染物甲基橙溶液降解了55.6%。不同氧流量下,薄膜的禁带宽度变化趋势与薄膜的黑暗稳定性的变化趋势是一致的,当氧流量为6 sccm-6.5 sccm时吸光度最强,禁带宽度最小,薄膜稳定性最好,薄膜为单纯的Cu2O,改变沉积时间不影响这个结果。表明薄膜的晶体结构对铜氧化物薄膜的稳定性有较大影响。文中利用Mulliken电负性理论解释了Cu2O薄膜的光催化机理。
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