纳米氧化亚铜的制备及光催化性能研究

• 作 者: 曲余玲
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: Cu2O 纳米晶须 纳米膜 光催化 对硝基苯酚

本文采用低温湿化学法，制备了粒径较小且形貌均一的Cu₂O纳米晶。结合XRD、SEM、TEM、HRTEM、XPS等现代物理手段对样品进行结构和表面特性分析。SEM图像表明：在没有PEG存在的情况下，生成的是大小不均的纳米八面体结构；当加入适量的PEG，生成的是大小均一、性能稳定的氧化亚铜晶须。XRD结果分析表明：制备的样品均为立方晶Cu₂O，八面体结构的平均粒径为21 nm，晶须结构的平均粒径为17nm。UV-vis分析结果表明：八面体和晶须结构的纳米Cu₂O均在400 nm～600 nm有一个较大的吸收峰，对应禁带宽度为2.5 eV，说明制备的样品在可见光下具有很好的活性。以对硝基苯酚模拟废水为目标污染物，探讨Cu₂O纳米晶在可见光下的光催化活性。实验表明，晶须状Cu₂O的光催化活性高于八面体结构的光催化活性。在100 mL对硝基苯酚溶液，初始浓度20 mg／L，Cu₂O晶须催化剂用量0.1 g，H₂O₂（30％）加入量0.4 mL，溶液的pH 3，可见光下催化降解对硝基苯酚3 h，降解效率可以达到93％，5次重复使用光催化降解效率仍能达到79％以上。通过对降解速率的考察，证明Cu₂O降解对硝基苯酚反应呈现明显的一级动力学特征。尝试采用液相还原法制备Cu₂O纳米膜，通过XRD、SEM、TEM、HRTEM表征探讨了采用不同前躯体对合成Cu₂O纳米膜的影响。并在可见光条件下，比较了Cu₂O纳米膜和纳米晶降解对硝基苯酚的效果。实验表明，Cu₂O纳米晶的光催化性能好于膜的光催化性能，并且不同前躯体制备的膜的光催化性能不同。CuO为前躯体制备的Cu₂O纳米膜在可见光下降解对硝基苯酚，降解效率可以达到87％，降解反应符合一级动力学特征，重复使用4次仍然具有很好的光催化性能。