多孔Cu2O納米球的制備及其光催化性能研究.pdf

1、氧化亞銅（Cu2O）是一種對(duì)可見(jiàn)光響應(yīng)的p-型半導(dǎo)體材料。它的禁帶寬度約為2.0-2.2 eV，能被620 nm左右的可見(jiàn)光激發(fā)，在可見(jiàn)光區(qū)的吸收系數(shù)較高,能量轉(zhuǎn)化率理論上可達(dá)18％。催化活性高，無(wú)毒且制備成本較低，可以直接利用太陽(yáng)光降解有機(jī)物，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，理論利用率高，是一種極具開(kāi)發(fā)前景的綠色環(huán)?？梢?jiàn)光催化劑。
　　本論文以一水合醋酸銅為原料、小分子葡萄糖為還原劑、絲膠蛋白為模板和穩(wěn)定劑，首先采用化學(xué)共沉淀法制備Cu2O/

2、SS復(fù)合納米球顆粒。通過(guò)考察絲膠濃度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)體系的pH值對(duì)Cu2O/SS復(fù)合納米球形貌、結(jié)構(gòu)的影響；再將制備的Cu2O/SS復(fù)合納米球進(jìn)行煅燒，得到多孔Cu2O納米球，考察煅燒溫度、絲膠蛋白的濃度對(duì)多孔Cu2O納米球形貌、結(jié)構(gòu)的影響；然后，以陽(yáng)離子染料甲基橙(MO)為模擬的有機(jī)污染源，用上述制備的光催化劑在可見(jiàn)光下進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，考察制備的Cu2O納米球的光催化性能。本課題具體研究工作包括以下3個(gè)方面：
　?。?）Cu

3、2O/SS復(fù)合納米球顆粒的制備：以一水合醋酸銅為Cu2+、葡萄糖(Glu.)為還原劑、絲膠蛋白(SS)為模板和穩(wěn)定劑，運(yùn)用化學(xué)共沉淀法制I備Cu2O/SS納米復(fù)合納米顆粒?？疾炝私z膠蛋白濃度、反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)體系的溶液pH、反應(yīng)溫度等對(duì)Cu2O/SS納米復(fù)合顆粒的形貌和尺寸的影響。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)醋酸銅濃度為0.35 M時(shí)，絲膠蛋白的濃度為1.67 wt%(添加濃度為5 wt%)，溶液的pH為12時(shí)，得到的顆粒尺寸最小，約為50-100 nm

4、。當(dāng)醋酸銅濃度為0.2 M時(shí)，所制備的Cu2O/SS復(fù)合納米球材料為球形，尺寸大小為500-600 nm。
　?。?）多孔Cu2O納米球顆粒的制備與表征：將上述所制備的Cu2O/SS復(fù)合納米球顆粒置于流通的氮?dú)鈿夥罩?，一定溫度下恒溫煅? h，升溫和降溫速率為5℃/min條件下所得到的多孔Cu2O納米球顆粒。研究了不同的煅燒溫度對(duì)氧化亞銅納米材料的結(jié)構(gòu)、形貌與尺寸大小的影響，煅燒溫度選擇了3個(gè)溫度，分別為350℃、450℃、550

5、℃，350℃下得到的多孔Cu2O納米球顆粒的孔較多，且分布均勻，尺寸比為煅燒前的稍小一些。不同煅燒溫度下得到的均為多孔Cu2O納米球顆粒。煅燒前后Cu2O納米球顆粒的尺寸大小沒(méi)有明顯的變化。
　　(3)多孔Cu2O納米球顆粒的光催化活性測(cè)試：以陽(yáng)離子染料甲基橙(MO)為模擬有機(jī)污染源，在可見(jiàn)光照射下，進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，分析比較制備的各種Cu2O納米顆粒在可見(jiàn)光下的光催化降解性能。結(jié)果表明：350℃下形成的多孔Cu2O納米球顆粒的

6、光催化降解率達(dá)到最高99.87%，純的正八面體的Cu2O納米顆粒的光催化活性為83.42%，增16.45%。
　　本論文以一水合醋酸銅為原料、小分子葡萄糖為還原劑、絲膠蛋白為模板和穩(wěn)定劑，首先采用共沉淀法制備Cu2O/SS復(fù)合納米球顆粒，提供了一種制備比表面積大、顆粒尺寸可調(diào)、性能穩(wěn)定的多孔Cu2O納米球材料的新思路和新方法；拓寬了蠶絲工業(yè)廢棄絲膠蛋白的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了含絲膠蛋白的廢棄物的生態(tài)高值化循環(huán)利用，開(kāi)辟了以污治污的新途徑