氧化亞銅薄膜的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，但是高速發(fā)展的背后是環(huán)境的高度惡化和能源的極度危機。有毒、有害難降解的有機物對人們的生存與發(fā)展影響越來越嚴重，各種關(guān)于有機污染物對人和動物健康的危害常見報端。許多生活和工業(yè)污水中大都含有有機污染物，并且這些有機物用傳統(tǒng)的處理技術(shù)很難處理。目前許多國家和人民對環(huán)境污染的問題越來越關(guān)心，許多新的治理方法和技術(shù)不斷的推陳出新。太陽能是一種取之不盡的清潔能源，許多專家學(xué)者已經(jīng)開始研究如何有效的利用

2、太陽能完成污染物的高效降解。光催化技術(shù)反應(yīng)條件相對溫和，氧化效率高，降解速率快，能夠有效利用太陽能，最重要的是可以循環(huán)利用光催化劑，不會造成二次污染。其中對于TiO2光催化的研究已經(jīng)逐漸成熟，其催化活性高、氧化能力強、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢一直是它的優(yōu)勢所在，但是由于其禁帶寬度較寬（3.2 eV），決定其只能利用太陽光中很短的一段光波，因此在實際應(yīng)用中的成本較高。如果能夠開發(fā)出一種能夠高效利用太陽能的催化劑將會更具有現(xiàn)實和經(jīng)濟意義。
　　

3、本論文沿著這個思路對可見光照射下氧化亞銅（Cu2O）的光催化性能進行了深入的研究。Cu2O是一種重要的p型直接帶隙半導(dǎo)體，其禁帶寬度為2.17eV。在眾多被研究的半導(dǎo)體光催化劑中，由于 Cu2O具有良好的可見光光催化性能，正逐漸成為光催化研究領(lǐng)域新的方向。目前對 Cu2O光催化性能的研究大都局限在納米顆粒，并且獲得了較高的光催化效率，但是納米顆粒易于團聚、難于回收利用，極大的限制了其實際應(yīng)用。為了克服這個缺陷，本論文采用 Cu2O薄膜作

4、為光催化劑研究其在可見光照射下的光催化性能，并且對制備過程中一些參數(shù)進行了詳細的討論。研究內(nèi)容和結(jié)果表述如下：
　　1.本論文采用一步化學(xué)浴沉積法制備納米晶Cu2O薄膜，通過改變絡(luò)合劑（檸檬酸三鈉）添加量、Cu2+濃度、沉積溫度和溶液pH值來控制Cu2O薄膜的表面形貌、晶粒大小和光學(xué)性能，并且通過研究絡(luò)合劑添加量對 Cu2O薄膜形貌及取向性的影響，提出了可能的形貌變化機理。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡、紫外分光光度計等對樣品進行

5、了表征。結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)實驗參數(shù)可以實現(xiàn)樣品表面形貌、晶粒尺寸和光學(xué)性能的可控性調(diào)節(jié)。同時，絡(luò)合劑還會影響顆粒在襯底表面的排列方式，導(dǎo)致不同的Cu2O薄膜形貌。
　　2.本論文以甲基橙（MO）作為目標(biāo)降解物，用高壓鈉燈模擬可見光，來研究Cu2O薄膜的可見光光催化性能?？疾榱烁鞣N因素，如H2O2的添加量、溶液pH值、染料初始濃度對Cu2O薄膜光催化活性的影響；此外，還重點研究了Cu2O薄膜與H2O2之間的協(xié)同作用、Cu2O薄膜的循

6、環(huán)穩(wěn)定性和Cu2O薄膜的光催化機理，并就光催化后可能的形貌變化機理給出了合理的分析。結(jié)果表明，在可見光照射下，Cu2O薄膜/H2O2光催化劑在降解MO時表現(xiàn)出了高效的光催化活性，當(dāng)H2O2添加量較少時(<113.75μL)，Cu2O薄膜與H2O2之間表現(xiàn)出的協(xié)同效應(yīng)，有利于光催化效率的提高，反之則會抑制其光催化活性。溶液 pH值對催化劑的活性影響很大，研究發(fā)現(xiàn) Cu2O薄膜在酸性介質(zhì)里要比在堿性介質(zhì)里的光催化活性高。過高的MO濃度不利于