Cu_2O薄膜的可控制备及对次甲基蓝的光催化降解

采用电化学沉积法在掺锡氧化铟(ITO)导电玻璃上通过加入不同添加剂制备了不同形貌的Cu2O薄膜,利用XPS、XRD、SEM及UV-Vis对Cu2O薄膜的微观结构、表面形貌及光学特性进行了表征和分析,研究了不同形貌的Cu2O薄膜在H2O2-Cu2O薄膜体系中对次甲基蓝的降解。结果表明,所制得Cu2O薄膜为较纯的微米级Cu2O晶体,作为光催化剂,Cu2O薄膜3 h内对次甲基蓝的降解率均可达92.1%以上。无添加剂的Cu2O薄膜在前8次重复利用中降解率均可达92.4%以上,利用11次后仍具有较好的光催化活性,降解率可达82.4%。     

TiO2/Cu2O/Pt复合空心微球的制备及其光催化性能

以锐钛矿相TiO₂溶胶为基底,采用沉淀法和液相沉积法制备了TiO₂/Cu₂O/Pt复合空心微球,通过改变n_Ti⁴⁺∶ n_Cu²⁺和H₂PtCl₆·6 H₂O溶液的加入量对TiO₂的形貌和结构进行调控,采用不同的方法对不同样品的物相及结构、微观形貌和光学性能进行了对比分析。分析结果表明,复合材料中Pt与Cu₂O的引入产生协同效应,不仅在一定程度上阻止了电子-空穴的复合,还降低了禁带宽度,在可见光区域光吸收明显增强。与TiO₂、Cu₂O和TiO₂/Cu₂O光催化剂相比较,TiO₂/Cu₂O/Pt降解有机污染物的能力显著增强,首次光照120 min可降解93%的甲基橙(MO)溶液,4次循环后降解率为71%,具有良好的光催化稳定性能。     

氧化亚铜微/纳米结构的形貌可控制备及光催化和防污性能

利用简便易行的液相法,采用葡萄糖为还原剂,通过调整加料方式、反应温度、NaOH用量等条件,实现具有{110}截面八面体、八面体和短足形等形貌的Cu₂O微/纳米结构的可控制备,运用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计等对产物进行组成、结构、形貌和光响应的表征,对Cu₂O的形貌结构和生长机理进行研究。对比和优化了具有不同形貌的Cu₂O微/纳米结构对甲基橙染料的光催化性能。将不同形貌的微/纳米Cu₂O作为防污剂复配的自抛光防污涂料,涂层磨蚀率、接触角与实海挂板实验证明该涂料具有良好的防污性能。     

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.     

溶剂热法合成Fe-CeO2与N-Fe-CeO2纳米粉体及其光催化性能

采用溶剂热法合成了不同Fe掺杂含量的Fe-CeO₂纳米粉体及不同氮源掺杂的N-10% Fe-CeO₂（n_Fe/（n_Fe+n_Ce）=10%）纳米粉体。利用TEM、XRD、XPS、Raman和UV-Vis等技术对其微观结构与形貌进行了表征,并通过降解亚甲基蓝溶液对其光催化性能进行了研究。结果表明,Fe掺杂可以提高CeO₂的光催化性能,以10% Fe-CeO₂催化效率最高,对亚甲基蓝的降解率从纯CeO₂的67%提高到95%。而N的掺杂可调节10% Fe-CeO₂催化性能。以浓氨水为氮源的N-10% Fe-CeO₂（NH₃·H₂O-N-10% Fe-CeO₂）的降解率可进一步提高到97%,并且具有较好的稳定性,经5次循环使用,对亚甲基蓝的光催化降解率仍高达89%。CeO₂催化活性的提高主要由于掺杂Fe和N改变了CeO₂的晶体结构与能带结构,促进了光生电子与空穴的产生与催化反应。     

Cu3B2O6/CuB2O4单晶的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

以醋酸铜/硝酸铜和硼酸为原料,柠檬酸作发泡剂,采用溶胶-凝胶法制得了高纯度的单晶结构硼酸铜（Cu₃B₂O₆/CuB₂O₄）. 利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高分辨率透射电镜（HRTEM）、热重-差热分析（TGDTA）等对样品进行了表征,并考察了Cu₃B₂O₆/CuB₂O₄在可见光（400 nm<λ<1100 nm）下对亚甲基蓝（MB）溶液的催化降解性能. 结果表明,两种结构的硼酸铜都具有良好的光催化性能. 当亚甲基蓝的初始浓度为50 mg·L^-1,催化剂用量为1 g·L^-1,光照6 h后,CuB₂O₄对亚甲基蓝的光催化降解率为63.36%,Cu₃B₂O₆对亚甲基蓝的光催化降解率为99.52%. 紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）结果表明,Cu₃B₂O₆的中间能态宽度为1.78 eV,小于CuB₂O₄的中间能态宽度（1.95 eV）,且Cu₃B₂O₆的禁带宽度较窄（E_g=2.34 eV）,不仅可以发生价带顶与中间能态的电子跃迁,同时可以发生禁带间的电子跃迁,所以Cu₃B₂O₆比CuB₂O₄具有更高的可见光催化性能.     

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.     

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。     

CuO-SiO2和Cu2O-SiO2薄膜的制备及其光学性能

以CuSO₄·5H₂O和正硅酸乙酯为前驱体,配制了稳定透明的Cu²⁺-SiO₂复合溶胶电解液。采用电化学-溶胶凝胶方法,在恒电位-0.9 V下得到Cu-SiO₂复合膜,该复合薄膜分别在250和450℃的热处理后得到Cu₂O-SiO₂和CuO-SiO₂复合薄膜。采用XRD、SEM/EDX和台阶仪表征了复合薄膜的组成、形貌和厚度;采用紫外-可见光谱和Z扫描技术研究了复合薄膜的线性和三阶非线性光学性能。结果表明Cu₂O-SiO₂和CuO-SiO₂复合薄膜中的Cu含量、Cu的形态（如Cu₂O、CuO）及Cu₂O或CuO颗粒大小影响薄膜的光学带隙和三阶非线性光学性能,2种薄膜的光学带隙分别是2.67和2.54 eV,三阶非线性极化率χ^（3）分别为2.31×10^-6和1.36×10^-6 esu。     

Cu-石墨烯类Fenton催化剂的制备及催化活性

通过一步水热法制备了Cu-石墨烯（Cu-RGO）催化剂,实现了Cu纳米颗粒的可控生长和氧化石墨烯（GO）还原的同步进行,并将所制备的Cu-RGO用于亚甲基蓝（MB）的催化降解研究。在H₂O₂存在条件下,当GO与Cu的质量比为3：17时,经过4h催化反应,Cu-RGO催化剂对亚甲基蓝的降解率可达到99.5%,经过6次循环使用对亚甲基蓝的降解率仍保持在98.1%以上,Cu-RGO催化剂展现了较高的催化活性及良好的稳定性。     

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.     

反应温度对微波水热法合成Bi2WO6粉体及光催化性能影响的研究

以Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料,用微波水热法在140~200 ℃保温1 h合成出不同形貌的正交晶相粉体。利用 XRD、FE-SEM、BET、DRS等分析手段表征了Bi₂WO₆粉体,以RhB溶液为目标降解物,对不同反应温度下合成粉体的光催化性能进行了研究,结果表明：反应温度对合成Bi₂WO₆粉体的物相、形貌及光催化性能均有较大影响,180 ℃时合成的绒线团状Bi₂WO₆粉体比表面积为25.63 m²·g^-1,禁带宽度为2.92 eV,因光在粉体催化剂内产生了漫反射,光催化效果最佳,在可见光照射下3h时RhB溶液降解率达到了96%,紫外光照射下2 h时RhB溶液降解率达到了98%以上。     

Ag3PO4/MoS2纳米片复合催化剂制备及可见光催化性能

采用机械球磨法成功制备Ag₃PO₄/MoS₂纳米片复合催化剂。运用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）和荧光发射光谱（PL）对复合催化剂的结构和形貌进行了表征。结果表明,Ag₃PO₄纳米粒子均匀地附着在MoS₂纳米片层结构上,两者形成紧密结合。以亚甲基蓝为模拟污染物,研究复合催化剂在可见光照射下的光催化特性;通过循环实验考察复合催化剂的稳定性。结果显示,含有1%的MoS₂纳米片与Ag₃PO₄形成的复合催化剂在30 min内对亚甲基蓝的降解率为95%,其降解动力学常数是纯相Ag₃PO₄的2倍。经过5次循环实验后复合催化剂对于亚甲基蓝的降解率为84%,而纯Ag₃PO₄对于亚甲基蓝的降解率仅为35%。Ag₃PO₄/MoS₂纳米片复合催化剂具有优良的光催化活性和高稳定性,主要归因于二硫化钼纳米片与磷酸银形成异质结,磷酸银激发的电子和二硫化钼纳米片产生的空穴直接复合,从而促使光生电子从磷酸银晶体表面快速分离,减轻了磷酸银的光电子腐蚀,同时也提高了复合物的光催化活性。     

Cu2O立方体的快速制备及模板法制备CuxS纳米笼子

首先以NaBH₄作为强还原剂在CuSO₄溶液中快速形成Cu₂O晶核, 然后以葡萄糖为温和的还原剂和保护剂, 由晶核生长成Cu₂O立方体, 并以其为模板制备中空的球状Cu_xS纳米笼子. 利用透射电子显微镜(TEM), 扫描电子显微镜(SEM), X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计对产物进行表征. 葡萄糖和铜盐的物质的量的比、加热状况、pH等反应条件影响Cu₂O的形貌. Cu_xS纳米笼子的外壳厚度由参与反应的Cu₂O和Na₂S的物质的量的比决定.     

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%.     

Fe2O3/TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能

在钛基体上采用阳极氧化法制备了TiO₂纳米管阵列,采用化学浴方法在TiO₂纳米管阵列上修饰了Fe₂O₃纳米颗粒.利用扫描电镜、X射线衍射和紫外可见漫反射光谱等手段对材料进行了表征,同时测试了材料的光电化学性能及其光催化降解亚甲基蓝染料废水的性能.结果表明,Fe₂O₃纳米颗粒的修饰将TiO₂纳米管阵列的光响应拓宽至可见光区域,提高了光电流,Fe₂O₃/TiO₂纳米管阵列的光电流是未修饰的TiO₂纳米管阵列的9倍.而在光催化反应中,亚甲基蓝最高降解率可达80%,比未修饰的TiO₂纳米管阵列高出30%.     

蛭石负载TiO2光催化剂的制备与性能

以新疆尉犁工业蛭石为载体,采用溶胶-凝胶法制备负载型二氧化钛光催化剂,利用XRD、TG、SEM、IR和低温N₂吸附－脱附对负载型二氧化钛进行表征,并以亚甲基蓝为目标降解物对其光催化性能进行研究。讨论了不同TiO₂负载量、反应温度和煅烧温度等因素对负载型二氧化钛光催化性能的影响,结果表明：TiO₂负载量为4.0wt%,反应温度为40 ℃,煅烧温度为400 ℃时,复合材料光催化效果最好,经60 W紫外灯照射20 min后,TiO₂/VMT复合材料对亚甲基蓝溶液的降解率为92.08%。     

基于四氮唑的Cu(Ⅰ)/Cu（Ⅱ）配合物及其可见光催化降解有机污染物

利用1,2,4,5-四（2H-四氮唑）苯配体（H4TTB）和三苯基磷（PPh₃）与氰化亚铜在水热/溶剂热条件下的反应得到一价铜配合物[Cu₂（TTB）_0.5（PPh₃）]_n （1）和二价铜配合物{[Cu（TTB）_0.5（H₂O）₂]·H₂O}_n（2）,并通过红外光谱、热稳定性分析和X-射线粉末衍射对它们进行了表征。X射线单晶结构解析表明,1中的每个TTB^4-配体都有12个N原子参与配位,进而使得配合物1拥有了二维的骨架结构,而配合物2则呈现出一维双Cu²⁺链结构。这两个配合物在可见光照射下对罗丹明B（RhB）和亚甲基蓝（MB）都表现出很好的催化降解性能：氙灯照射1 h,一价铜配合物1和二价铜配合物2对RhB的降解率分别达到了88%和78%;而这两个配合物对MB的降解效果更好,在40 min后都达到了93%,这也说明一价铜配合物和二价铜配合物都能有效的光催化降解有机染料。     

交联累托石/Cu2O纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以醋酸铜为原料, 交联累托石(CN-REC)为载体和模板, 制备了CN-REC /Cu₂O纳米复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对复合材料的形貌、表面结构、层间微结构、光响应性能进行了研究. 结果表明: CN-REC对Cu₂O的形貌具有较好的调控作用, Cu₂O均匀分散负载于CN-REC的层间和片层表面; Cu₂O和CN-REC通过Si―O―Cu键发生相互作用; 复合材料的能带隙变宽、光响应能力增强. 以卤素灯为可见光光源, 活性艳红(X-3B)为目标污染物, 研究了复合材料的可见光催化性能, 结果表明, 光催化反应过程符合L-H动力学模型, 2 h内浓度为160 mg·L^-1的X-3B去除效率可超过80%.     

层状、花形和棒状钛酸铋纳米结构的可控合成及光催化性能

通过可控水热法,制备出层状、花形和棒状钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂,BIT)纳米结构。通过X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)观测其结构和形貌特征。XRD图显示,所制备的样品为层状钙钛矿结构。FESEM结果表明,通过控制水热过程的反应参数可以得到不同形貌的纳米粉体。紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)表明BIT样品的带隙能约为2.63~2.95eV。利用可见光(λ>420nm)照射下的甲基橙降解实验评价了BIT样品的光催化性能。结果表明,BIT的光催化活性比掺氮TiO₂(N-TiO₂)高得多。所制备的层状BIT纳米结构光催化效率最高,经可见光照射360min,甲基橙溶液的降解率可达95.0%。同时还研究了结构和形貌对不同条件下制备的BIT样品光催化活性的影响。