纳米Cu2O及其复合材料的制备及性能研究

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1、国内图书分类号：O614.121密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文纳米Cu2O及其复合材料的制备及性能研究年级：二〇一五级姓名：谢艳春申请学位级别：工程硕士专业：材料工程指导老师：范希梅教授二零一八年五月ClassifiedIndex:O614.121U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONPREPARATIONANDPROPERTIESOFNANOCu2OANDITSCOMPOSITESMATERIALGrade:2015Candidate:YanchunXie

2、AcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialsEngineeringSupervisor:Prof.XimeiFanMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要Cu2O是一种窄带隙半导体材料，可被太阳光中波长范围为400-800nm的可见光激发产生光生电子-空穴对，因此，在光催化降解污染物领域有很大的应用前景。但目前为止，仍然存在单相催化剂量子效率低、纳米材料对污染物分子的吸附性差及回收困难等影响其工业化应用的问题。因此，为了提高Cu2O的光催化性能，本文制备了Ag/Cu2O纳

3、米复合材料、不同参数条件下的Cu2O微纳米材料及ATP/Cu2O复合材料。其中主要研究内容如下：1.采用多元醇法及常温液相还原法制备了核壳结构的Ag/Cu2O纳米复合材料。通过改变Ag纳米棒悬浮液的添加量得到了不同组分的Ag/Cu2O纳米复合材料，并对复合材料的形成机理进行了初步探讨。结合半导体材料光催化机理讨论了Ag纳米棒添加量对复合材料催化性能的影响，实验结果表明，复合材料的光催化性能随着Ag含量的增加呈先增加后下降的趋势，Ag纳米棒添加量为9ml（S5）的复合材料具有最佳的光催化性能，在可见光照射6h后，对MO的催化降解效率可达80.5%，而纯Cu2

4、O在同样条件下仅可达52.8%。此外，我们对无光情况下复合材料的催化效果也进行了初步研究，发现样品S5对MO同样具有最佳的催化性能，在反应72h后催化脱色效率可达到75.9%。2.以葡萄糖（C6H12O6·H2O）为还原剂，采用化学还原法制备了Cu2O微纳米材料。研究了反应时间及温度对材料结构、形貌及光催化性能的影响，并对样品在无光下对MO的催化行为进行了初步研究。结果表明，随着反应时间的延长，Cu2O微纳米材料对MO的光催化降解效率呈先升高再降低的趋势，其中，反应时间为60min时制备的Cu2O样品在可见光下对MO的催化降解效率最高。在反应温度变量体系中

5、，与较高温度（70°C及80°C）下所制备的样品相比，较低温度（40°C、50°C及60°C）下制备的Cu2O样品具有更高的光催化性能，其中在反应温度为60°C时，样品的催化降解效率最佳，在可见光照射60min对MO的降解效率可达92.5%。此外，对60°C下制备的样品在无光下的催化行为研究发现，无光下反应24h后MO脱色率可达89.1%，而在总脱色量中，吸附量为33.3%，降解量为55.8%，证明样品在无光下对MO的催化脱色行为主要是由降解引起的。3.通过化学还原法将具有催化降解性能的Cu2O与具有吸附性能的凹凸棒（ATP）进行了复合，制备了ATP/Cu

6、2O微纳米复合光催化材料。研究了复合材料对MO的光西南交通大学硕士研究生学位论文第II页催化降解效果，并将其应用于光催化改性涂料的制备，研究了改性涂料对甲苯的光催化降解效果。结果表明，在可见光照射60min后，ATP/Cu2O复合材料对MO降解效率可达94.6%，与纯Cu2O在同样条件下可达到的92.5%相比，复合材料对MO表现出了更优异的光催化性能。ATP/Cu2O改性水性防锈漆光催化降解甲苯发现，不同ATP/Cu2O添加量下制备的改性水性防锈漆在可见光照射下对甲苯均表现出了催化降解性能，且随着ATP/Cu2O添加量的增加，降解效率呈先增加后下降的趋势，

7、其中样品S3对甲苯具有最好的催化降解性能，在可见光照射24h后甲苯降低百分数可达47.4%。关键词：Ag/Cu2O复合材料；Cu2O微纳米材料；ATP/Cu2O复合材料；催化性能；甲基橙；甲苯西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractAsanarrowbandgapsemiconductormaterial,cuprousoxide(Cu2O)canbeinspiredbyvisiblelightinthewavelengthrangeof400-800nmtoproductelectron-holepairs,whichmakesitapr

8、omisingmaterialinthefieldofphotoc