脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO₂纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu₂O纳米颗粒修饰改性TiO₂纳米管阵列,形成Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结复合材料. 利用场发射扫描电镜（FESEM）、场发射透射电镜（FETEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对样品进行表征,重点研究了Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙（MO）的可见光催化降解性能. 结果表明,Cu₂O纳米颗粒均匀附着在TiO₂纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu₂O/TiO₂ 纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol·L^-1的CuSO₄溶液中制得的Cu₂O/TiO₂纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu₂O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.     

表面Cu2O纳米颗粒修饰高效促进γ-Bi2MoO6的可见光催化活性

采用水热法在γ-Bi₂MoO₆光催化剂表面修饰了纳米级Cu₂O, 得到了具有高效可见光响应的复合光催化材料, 并利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等技术对其相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征. 在可见光条件下(λ>400 nm)考察了Cu₂O表面修饰对γ-Bi₂MoO₆光催化降解亚甲基蓝(MB)性能的促进作用. 结果表明, 纳米级Cu₂O(~10 nm)颗粒均匀地修饰于γ-Bi₂MoO₆的表面, 使γ-Bi₂MoO₆的可见光吸收带发生明显红移, 且吸收强度大幅提高, 增强了复合材料光生电子-空穴对的分离效率, 从而使复合材料表现出较高的光催化活性. 当Cu₂O的表面修饰量为1.5%(w)时, 复合光催化剂降解MB的活性与纯γ-Bi₂MoO₆相比提高了6.4倍.     

溶剂热方法合成Cu2ZnSnS4空心球

以氯化亚铜,硝酸锌,氯化锡和硫脲作为反应前驱体,聚乙二醇作为模板,利用溶剂热方法合成Cu₂ZnSnS₄中空球。其中,聚乙二醇对于产物的最终形成起到关键作用。文章讨论了Cu₂ZnSnS₄中空球的生长机制,并通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、场发射电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDX)、X射线光电子谱(XPS)、选区电子衍射谱(SAED)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等技术对样品的微结构以及光学性质进行了表征和分析。结果显示Cu₂ZnSnS₄中空球为四方晶体,尺寸为600 nm。其禁带宽度为1.52 eV,适用于制作光伏器件。     

溶剂热方法合成Cu2ZnSnS4空心球

以氯化亚铜,硝酸锌,氯化锡和硫脲作为反应前驱体,聚乙二醇作为模板,利用溶剂热方法合成Cu₂ZnSnS₄中空球。其中,聚乙二醇对于产物的最终形成起到关键作用。文章讨论了Cu₂ZnSnS₄中空球的生长机制,并通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、场发射电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDX)、X射线光电子谱(XPS)、选区电子衍射谱(SAED)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等技术对样品的微结构以及光学性质进行了表征和分析。结果显示Cu₂ZnSnS₄中空球为四方晶体,尺寸为600 nm。其禁带宽度为1.52 eV,适用于制作光伏器件。     

Cu2O/CNTs复合材料的制备及其光催化性能

以乙二醇为还原剂,采用溶剂热法在混酸(V_(H_2SO_4)/V_(HNO_3)=3∶1)超声处理的碳纳米管(CNTs)表面负载氧化亚铜(Cu_2O),通过改变CNTs的含量制备出球形Cu_2O/CNTs复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、N_2吸附-脱附、紫外-可见光漫反射(DRS)、有机总碳量(TOC)等对Cu_2O/CNTs进行表征;研究CNTs含量对Cu_2O/CNTs复合材料的结构、形貌、比表面积与孔径、光吸收特性的影响;结合光催化机理讨论CNTs对Cu_2O/CNTs光催化性能的影响。结果表明,当CNTs含量为0.2 g时,Cu_2O/CNTs的光催化性能最佳,在可见光照射60 min后,对甲基橙的降解率达到92.1%。     

Z型异质结Cu2O/Bi2MoO6的构建及光催化降解性能

通过水热法制备出一系列Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆新型光催化剂。采用扫描电子显微镜、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外可见吸收光谱等表征手段研究了催化剂的形貌、结构性质和光电化学性质,并以四环素(TC)为降解目标污染物,进一步探究了其催化效率。实验结果表明,Cu₂O的加入提高了复合催化剂的光催化性能,其中20% Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂(Cu₂O和Bi₂MoO₆的质量比为20%)降解效果最好,100 min内可降解95%的TC。Cu₂O与Bi₂MoO₆之间的协同作用使其可以吸收更多的可见光,所构建的Z型异质结改变了电子转移途径,提高了电子与空穴的分离效率,光催化活性显著提高。通过自由基捕获实验和能带结构,分析了Z型异质结Cu₂O/Bi₂MoO₆复合催化剂光催化降解TC可能的机理。     

Cu2O/reduced graphene oxide/TiO2 nanomaterial: An effective photocatalyst for azide-alkyne cycloaddition with benzyl halides or epoxide derivatives under visible light irradiation

Cu₂O/reduced graphene oxide/TiO₂ (Cu₂O/rGO/TiO₂) photocatalyst was synthesized under ultrasonic irradiation. The nanomaterial was identified by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, UV–vis absorption, and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). The Cu₂O/rGO/TiO₂ photocatalyst was utilized in “click” reaction for the preparation of 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles via one pot multicomponent reaction of benzyl halide or epoxide derivatives with alkynes in presence of NaN₃ and triethylamine under visible light irradiation. The “click” reaction was performed under mild conditions affording good to excellent yields of the triazole compounds using low catalyst loading in short reaction times. The nanocomposite was recovered and recycled for five successive runs without a major diminution in its catalytic performance.     

金/氧化亚铜异质球的制备及其可见光催化性能

使用L-半胱氨酸作为连接剂, 利用硼氢化钠原位还原预先吸附在介孔氧化亚铜表面的氯金酸根离子,得到了Au/Cu₂O异质结构. 应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N₂物理吸附等手段对催化剂进行表征, 并以λ>400 nm的可见光作为光源, 评价了该催化剂光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性. 实验结果表明, 直径为4 nm的金颗粒完好地负载在介孔氧化亚铜的表面, 并且介孔氧化亚铜的细微结构与孔径均未发生变化. 研究表明, 以乙醇作为反应溶剂有效抑制了AuCl₄^-与Cu₂O之间的氧化还原反应, 从而有利于氧化亚铜介孔结构的保持及金颗粒的原位还原. 光催化降解亚甲基蓝的结果表明, Au/Cu₂O异质结构的光催化活性比纯氧化亚铜光催化活性有明显提高. 推测其光催化性能提高的主要原因如下: 一方面, 金颗粒良好的导电性有利于氧化亚铜表面电子的快速转移, 实现电子-空穴分离; 另一方面, 金颗粒可能存在的表面等离子共振现象加速了光生电子的产生.     

不同形貌的Cu_2O:可控合成及光学性质(英文)

Cuprous oxide(Cu₂O) hexapodal branch structure with high uniformity was prepared by a solution phase route using sodium dodecyl sulfate as a capping agent. The shapes of Cu₂O crystal(flower-like structure, nanocube and nanoplate) were tuned by varying species and concentrations of surfactants to control the growth rate on different crystal planes of Cu₂O. Cu₂O nanostructures were characterized by UV-Vis spectroscopy, XRD, TEM and SEM. XRD result shows that the obtained Cu₂O belongs to cubic phase. TEM and SEM results demonstrate that specie and concentration of surfactants play a key role in the formation of various morphologies of Cu₂O. The formation mechanism is discussed. Moreover, the optical properties of the obtained Cu₂O are shape-dependent.     

Au/CeO2中强金属-载体相互作用的形貌效应

以Au/CeO₂为研究对象,通过构建不同形貌的CeO₂载体来研究强金属-载体相互作用（SMSI）的形貌效应。分别以纳米立方块和纳米棒作为载体,通过高分辨（扫描）透射电子显微、光电子能谱、氢程序升温还原等一系列表征方法揭示了CeO₂纳米立方块表面更易发生质量传输并形成CeO_2-x包覆层。此包覆层大幅抑制了催化剂对小分子气体的吸附能力,并减少了催化活性位点的暴露,对探针反应（丁二烯选择性催化加氢）的催化活性影响显著。以上研究结果表明CeO₂纳米立方块比CeO₂纳米棒更易构建SMSI体系。     

MoS_2/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

首先在N-甲基吡咯烷酮溶液中超声剥离得到少层的MoS_2,将其与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合,制得MoS_2/g-C_3N_4复合材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),傅里叶变换红外光谱(FTIR),Raman光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)和光致荧光(PL)技术对复合材料进行表征。可见光下考察MoS_2/g-C_3N_4复合材料光催化降解罗丹明B(Rh B)的活性,结果表明:将少量MoS_2与g-C_3N_4复合可明显提高光催化活性,且1%(w/w)MoS_2/g-C_3N_4复合物的光催化活性最高,可能的原因是MoS_2和g-C_3N_4匹配的能带结构,增大了界面间电荷的传输,降低了光生电子-空穴的复合,进而提高了光催化活性。     

MoS2/g-C3N4复合材料的制备及可见光催化性能

首先在N-甲基吡咯烷酮溶液中超声剥离得到少层的MoS₂,将其与石墨相氮化碳（g-C₃N₄）复合,制得MoS₂/g-C₃N₄复合材料。采用X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）,X射线光电子能谱（XPS）,傅里叶变换红外光谱（FTIR）,Raman光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱（DRS）和光致荧光（PL）技术对复合材料进行表征。可见光下考察MoS₂/g-C₃N₄复合材料光催化降解罗丹明B（RhB）的活性,结果表明：将少量MoS₂与g-C₃N₄复合可明显提高光催化活性,且1%（w/w）MoS₂/g-C₃N₄复合物的光催化活性最高,可能的原因是MoS₂和g-C₃N₄匹配的能带结构,增大了界面间电荷的传输,降低了光生电子-空穴的复合,进而提高了光催化活性。     

TiO2纳米管阵列负载不同形貌Cu2O薄膜的制备及光电性能研究

本论文采用阳极氧化法在金属钛基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,然后采用脉冲电流法在TiO2纳米管阵列上沉积Cu2O,从而制备出Cu2O-TiO2纳米管阵列异质结复合薄膜。借助X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段,详细探讨了Cu2O沉积过程中电解液的不同扰动方式(静止、磁力搅拌和超声搅拌)对复合薄膜物相和形貌的影响。实验结果表明电解液的扰动方式会影响Cu2O沉积过程中的离子扩散和微区化学环境,从而影响Cu2O的形貌。通过漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电流性能测试可知所制备的负载Cu2O型TiO2纳米管阵列薄膜具有显著的可见光响应效应。     

制备条件对Cu2O结构及甲醛乙炔化性能的影响

以Cu（NO₃）₂·3H₂O为铜源,在液相还原过程中,调变沉淀剂NaOH、还原剂L-抗坏血酸钠的加入顺序制备了Cu₂O,借助X射线粉末衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）、俄歇电子能谱（XAES）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）等手段研究了制备条件对Cu₂O结构及催化甲醛乙炔化性能的影响.结果表明,调变NaOH及L-抗坏血酸钠的添加方式改变了Cu₂O的结晶度与粒径尺寸,从而使Cu₂O表现出不同的炔化性能.先加入NaOH,后加入抗坏血酸钠,Cu₂O结晶度高,粒径大,难以转化为活性物种炔化亚铜;先加入抗坏血酸钠,后加入NaOH,Cu₂O被过度还原为非活性的金属Cu,两者均造成催化剂活性较低.而NaOH和抗坏血酸钠混合后添加的方式制备出表面Cu₂O结晶完整而体相Cu₂O分散度高的样品,这使得Cu₂O高效转化为炔化亚铜活性物种,表现出最优的炔化性能,在适宜的反应条件下,1,4-丁炔二醇收率达到71.7%,经6次循环后,仍保持在56.5%.     

表面助剂改性对Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂性能的影响

采用共沉淀-后浸渍方法制备了表面助剂改性的Cu/ZnO/Al₂O₃ (CZA)甲醇合成催化剂, 在固定床反应器上以合成气为原料分别考察了三种助剂(Zr、Ba和Mn)对CZA催化剂性能的影响; 以Zr为助剂时反应温度的影响; 并进行了催化稳定性试验. 利用粉末X射线衍射(XRD)、低温氮气吸脱附(N₂-sorption)、氧化亚氮(N₂O)反应吸附技术、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温吸脱附(H₂-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)技术对催化剂进行了表征.结果显示: 以Zr或Ba作为助剂能够明显提高CZA催化剂耐热前后的甲醇时空收率(STY); Mn的引入降低了CZA催化剂的耐热前活性; Zr的引入降低了CZA催化剂最高活性温度点, 增强了CZA催化剂的催化稳定性; 还原态CZA催化剂表面Cu⁰和ZnO都能吸附活化氢气, Cu⁰与ZnO的强相互作用有利于提高催化剂的性能, 耐热后催化剂性能的降低归因于Cu晶粒的长大. 在实验和表征结果基础上,提出了CZA催化剂上合成气制甲醇的“双向同步催化反应历程”.     

C/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及光催化性能

首先以尿素和葡萄糖为前驱体,通过热缩合方法制备了C/g-C₃N₄,然后利用溶剂热法合成C/g-C₃N₄/MoS₂三元复合材料。通过不同的手段对其进行了表征,结果表明,与C/g-C₃N₄相比,该三元复合材料不仅具有更强的光吸收性能和更大的表面积,而且更有利于电子的转移。同时对其可见光催化降解甲基橙性能进行研究,结果发现,C/g-C₃N₄/MoS₂-2.0%复合材料(含有质量分数为2.0%的MoS₂)表现出最高的反应速率常数(0.0086 min^-1),分别为g-C₃N₄/MoS₂-2.0%(0.0015 min^-1)和C/g-C₃N₄(0.0036min^-1)的5.7倍和2.3倍。     

偏压控制Cu2O和Cu在TiO2表面的生长及其光电化学性质

基于TiO₂/Ti 电极在含Cu²⁺溶液中的循环伏安图,调节电沉积的沉积电压,我们在TiO₂平整表面制备出Cu₂O和/或Cu颗粒. 通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）表征,发现Cu₂O和Cu有不同的生长机制：Cu₂O颗粒在TiO₂表面分散结晶,而Cu颗粒是在已生长的颗粒上成核,从而形成堆积颗粒结构. 这是由于在Cu₂O/TiO₂界面和Cu/TiO₂界面形成不同的能带结构,使得电子的转移方式不同. 与纯TiO₂光阳极比较,可以观察到Cu₂O/TiO₂和Cu/TiO₂异质结构的光电流均有显著增强. 特别地,存在一个电压区间使得Cu₂O和Cu同时生长在TiO₂表面,此时对应的光电流比较稳定并且能达到最大. 紫外-可见（UV-Vis）漫反射光谱、电化学阻抗谱（EIS）和光电流-电压特性曲线均显示,Cu₂O和Cu明显有助于光的可见光吸收,同时Cu/TiO₂在光电转换过程中显示更宽波段的可见光利用率. 此外,开路电压的增加、有效的电荷分离和电极/电解质界面上载流子的快速迁移也增强了材料的光电化学性质.     

Evaluation of the Photocatalytic Properties of Copper Oxides/Graphene/TiO2 Nanoparticles Composites

Easy and cost-efficient modifications of titanium dioxide nanoparticles that improve their efficiency in the visible light domain represent a continuous and challenging research topic. In addition, the effect of graphene on the overall photocatalytic process is still debated. Consequently, herein, we prepared a series of TiO₂ nanoparticle-based composites with different copper oxide mass content (1–3%) and co-doped with graphene of different oxidation degrees. Different characterization techniques were used to analyze the structural and physico-chemical properties of the obtained composites: Scanning Electron Microscopy (SEM)/Transmission Electron Microscopy (TEM)/Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis, X-ray powder diffraction (XRD), Fourier-transformed infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The photocatalytic performance was evaluated by the degradation of methylene blue under both UVA and visible light irradiation. The nanocomposites show very good photocatalytic activity independent of the presence of reduced graphene oxide, due to the Cu₂O/CuO-TiO₂ heterojunctions. This finding has been confirmed by the very efficient visible-light-driven degradation of amoxicillin and ciprofloxacin.     

Potentiometric sensor using sub-micron Cu2O-doped RuO2 sensing electrode with improved antifouling resistance

A Cu₂O-doped RuO₂ sensing electrode (SE) for potentiometric detection of dissolved oxygen (DO) was prepared and its structure and electrochemical properties were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron microscopy (XPS) and energy-dispersive spectroscopy (EDS) techniques. Cu₂O-RuO₂-SE displayed a linear DO response from 0.5 to 8.0 ppm (log[O₂], −4.73 to −3.59) within a temperature range of 9-30 °C. The maximum sensitivity of −47.4 mV/decade at 7.27 pH was achieved at 10 mol% Cu₂O. Experimental evaluation of the Cu₂O-doped RuO₂-SE demonstrated that the doping of RuO₂ not only improves its structure but also enhances both sensor's selectivity and antifouling properties. Selectivity measurements revealed that 10 mol% Cu₂O-doped RuO₂-SE is insensitive to the presence of Na⁺, Mg²⁺, K⁺, Ca²⁺, NO₃⁻, PO₄²⁻ and SO₄²⁻ ions in the solution in the concentration range of 10⁻⁷-10⁻¹ mol/l.     

SiO2/TiO2-xCx/C的制备、表征及其吸附和可见光催化性能

以SiO2为成核中心,钛酸四丁酯为钛源,分别以多羟基化合物乙二醇、丙三醇、葡萄糖和聚乙烯醇为联接剂,采用水解沉淀法制备了碳掺杂和包覆的多孔SiO2/TiO2-xCx/C可见光响应型光催化剂。采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换-红外光谱(FTIR)、比表面积(BET)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征。对不同结构样品的形成机理进行了分析。以次甲基蓝(MB)溶液为模拟废水,对样品的吸附性能和可见光催化性能进行了评价。结果表明,多羟基化合物对材料的结构和性能有重要影响。碳的掺杂和包覆使材料的吸收光谱包含了整个可见光区,而多孔结构使材料的吸附性能得到提高。以聚乙烯醇为原料所得样品吸附性能最好,30 min内吸附率达到70%;而以丙三醇为原料所得样品具有最好的可见光催化性能,40 min内次甲基蓝的降解率达到95%。