探析负载型氧化亚铜可见光催化剂的制备与性能研究

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1、广西师范大学硕士学位论文负载型氧化亚铜可见光催化剂的制备与性能研究姓名：刘芹申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：黄智20080501广西师范大学硕士论文负载型氧化亚铜可见光催化剂的制备与性能研究研究生：刘芹导师：黄智副教授学科专业：化学工艺研究方向：水污染的控制及治理年级：2005级中文摘要有机废水的半导体光催化氧化技术是一项价廉而环境友好的技术，在水处理领域的应用前景诱人。该技术要走向实用化，需解决活性组份与载体间存在的负载不牢固、活性组份活性下降、负载方法难于产业化等障碍。本研究选用一些新颖的、物化特性各异的多孔、大比表面积的材料，展开负载方

2、法、载体与活性组份间相互作用、活性组份/载体复合物光降解性能研究，试图在纳米半导体光催化活性组份与各种不同性质载体间相互作用机理和该技术走向实用化方面有新的突破。研究取得了以下一些新的结果。二氧化锡载体：二氧化锡一种多功能的无机材料，当其细化到纳米级后，更是得到广泛应用。但是由于纳米材料具有表面效应、小尺寸效应和量子效应等特性，使其处于能量不稳定状态。为了达到稳定状态，颗粒会自发团聚，这样就不能充分发挥纳米粉体的各种效应，使纳米粉体失去了存在的价值和意义。因此，研究纳米应用都极为重要。因具有纳米SnO2比表面积大、高灵敏度、高耐磨性、可靠性、使用寿命长

3、及成本低等优点。以SnO2为载体，采用“浸渍-还原法”制备Cu2O/SnO2复合型光催化剂，用X-衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对所制备的催化剂进行表征，并对制备过程进行了优化，2+得出了制备Cu2O/ZnO光催化剂的最佳条件为：当Cu∶N2H4·H2O∶NaOH摩尔比为1∶2∶2时催化剂的活性最高，干燥温度与时间为60℃3h。Cu2O/载体复合物的活性艳红染料光催化降解模拟试验表明，在微酸性环境，脱色率高达94.7%以上，其光催化活性明显高于高于单一Cu2O试剂（54.4%）。并且，光催化剂载体SnO2固定Cu2O，可以防止催化剂流失，还增大了催

4、化剂的粒径，易于回收，提高了Cu2O/SnO2复合型光催化剂的利用率。紫外光谱和红外光谱分析表明，染料在Cu2O/SnO2催化剂的光催化反应过程中确实发生了降解，并且催化剂效果较好。2+用Fe(phen)3光度法和荧光法测定Cu2O/SnO2复合型光催化剂在白炽灯照射条件下产生的羟自由基，研究其机理。结果表明，Cu2O/SnO2复合型光催化剂在光照下降解有机物是多相催化自由基氧化过程，水溶液中的光催化氧化主要是通过羟自由基·OH进行的，属于自由基反应，光催化过程中，染料发生了降解。碳纳米管载体(MWNTs):碳纳米管是一种导电性好、原子配位不足、比表面

5、积大的新材料。以Cu(CH3COO)2为原料，采用浸渍还原法制得纳米Cu2O-MWNTs复合体。晶粒尺寸随醋酸铜/MWNTs比例不同，表明Cu2O与MWNTs之间存在强相互作用。I广西师范大学硕士论文Cu2O-MWNTs复合体的活性黑染料光催化降解模拟试验表明，在中性和微酸性环境，脱色率高达90.7%以上，高于单一试剂Cu2O（68.2%）。紫外光谱分析表明，染料活性黑K-NB在Cu2O/MWNTs催化剂的光催化反应过程中确实发生了降解，并且催化剂效果较好。上述研究结果表明，选用酸性条件下结构稳定的大比表面积材料作为载体，用硝酸铜或醋酸铜等为原料，在碱

6、性条件下，可以有效地把Cu2O负载到载体表面上。Cu2O与载体表面间的相互作用致使Cu2O保持高活性和负载的牢固性。这是半导体光催化氧化降解有机物技术走向产业化有效途径。关键词:载体，Cu2O，光催化，二氧化锡（SnO2），碳纳米管II广西师范大学硕士论文PreparationandStudiesonthePropertiesofsupportedCu2Ovisible-lightPhotocatalysisPostgraduate:QinLiuSupervisor:AssociateProfessorZhiHuangMajor:ChemicalTec

7、hnologyField:WaterPollutionControlandtreatmentGrade:2005AbstractSemiconductorphotocatalysishasbecomeincreasinglyapromisingtechnologyinthewastewatertreatmentbecauseitislow-costandcompletesthehazardousorganiccompoundmineralization.Theconflictbetweenimmobilizationandphotoactivityof

8、photocatalystisoneofthemainproblemsrestrainingt