Cu2O基復(fù)合材料的制備及其催化還原CO2的研究.pdf

1、世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展在給人類(lèi)帶來(lái)便利的同時(shí)，也使環(huán)境問(wèn)題和能源短缺變得越來(lái)越嚴(yán)重，其中溫室效應(yīng)所造成的惡劣環(huán)境嚴(yán)重影響人類(lèi)的正常生產(chǎn)和生活。轉(zhuǎn)換CO2氣體為有用的燃料是一種雙贏的策略，不僅可以緩解CO2釋放所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，也可以產(chǎn)生新的能源。在眾多的還原方法中，由于條件溫和和能量輸入較低，光化學(xué)還原、電化學(xué)還原和光電共還原引起了廣泛的研究關(guān)注。
　　電化學(xué)還原中最關(guān)鍵的因素是催化電極選擇，不同電極對(duì)產(chǎn)物的分布和選擇性有很大的影響。

2、由于簡(jiǎn)單、易制、可控性強(qiáng)，金屬電極得到極大關(guān)注。在這些金屬電極中，擁有合適析氫電位和CO束縛能力的銅電極是一種很特殊的電極，而且可以進(jìn)一步將CO2還原為碳?xì)浠衔?。由于多晶銅電極選擇性和穩(wěn)定性不佳，許多研究者對(duì)銅電極改性使得電化學(xué)還原的效率得到了不同程度提高。有的研究者在銅電極表面覆蓋銅的氧化物薄膜，增強(qiáng)了電極的選擇性和活性。除了電化學(xué)還原，人工光合作用被認(rèn)為是一種頗具前途的還原CO2方法，其中尋找高活性和高穩(wěn)定性的光催化劑是最重要的因

3、素。Cu2O是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，其帶隙寬度為2.1 eV，較窄的帶隙可以有效地吸收太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光部分，其光生電子有足夠的能力去還原CO2分子。然而，在光化學(xué)還原中存在嚴(yán)重的光腐蝕和不穩(wěn)定性。有研究者在其表面覆蓋無(wú)定型碳層，加強(qiáng)樣品導(dǎo)電性，促進(jìn)光生電子和空穴的分離，提高了光催化劑的活性和穩(wěn)定。本文在此基礎(chǔ)上，希望通過(guò)制備不同形貌碳包覆Cu2O來(lái)進(jìn)一步提高其催化還原CO2的活性和穩(wěn)定性。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　一、通過(guò)一

4、步水熱方法來(lái)合成聚吡咯包覆的Cu2O納米線(xiàn)。使用銅片為基底，通過(guò)改變反應(yīng)前吡咯的用量，控制Cu2O納米線(xiàn)表面聚吡咯的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的光催化還原CO2性能。物相分析和一系列測(cè)試表明Cu2O@PPy-60具有較好的形貌，最大的光電流密度和載流子濃度，最小的界面電荷阻抗，并且產(chǎn)物的量子效率最高，其中甲烷的量子效率為0.55％，乙烯的為0.51％，總的達(dá)到1.06％，高于一些以Cu2O為研究對(duì)象的光催化劑。
　　二、通過(guò)簡(jiǎn)單方法制備了不