空心玻璃微珠——Cu-Cu2O復(fù)臺(tái)鍍層的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、氧化亞銅（Cu2O）的禁帶寬度只有2.2eV，可被600nm波長(zhǎng)（可見(jiàn)光）激發(fā)，是一種半導(dǎo)體可見(jiàn)光催化劑，而且其穩(wěn)定性超出人們的預(yù)期，在可見(jiàn)光催化領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用。但常規(guī)Cu2O有嚴(yán)重缺陷：光能利用率低、用量大、難于從處理液中分離。通過(guò)將其負(fù)載于空心玻璃微珠上則可很好地解決這些問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用中只是光催化劑的外層吸收可見(jiàn)光，所以只需在微球表面上負(fù)載少量Cu2O就可達(dá)到較好的催化效果，大幅降低其用量。另外，由于負(fù)載于微米級(jí)大小的空心玻

2、璃微珠上，可使粉末漂浮于處理液表面，不但可以很容易地從處理液中進(jìn)行分離，而且還提高了光接觸面積，增加催化劑的光催化活性。過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合光催化劑能夠有效的阻止由光產(chǎn)生的電于空穴對(duì)的再結(jié)合，并且能夠?qū)㈦娪诳昭焖傧蛩降姆磻?yīng)物轉(zhuǎn)移，甚至能夠通過(guò)本征吸收邊沿伴隨的紅移來(lái)改變能帶隙的結(jié)構(gòu)。所以過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化亞銅可以有效地提高光催化性能。
　　本文以氫氧化鈉（NaOH）、硝酸銀（AgNO3）、五水合硫酸銅（ CuSO4·5H2O）、酒石酸

3、鉀鈉（ C4H4KNaO6·4H2O）、乙二胺四乙酸二鈉（Na2EDTA·2H2O）、甲醛（HCHO）、苯并三氮哇(C6H5N3)等為原料，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的粗化、敏化處理，通過(guò)滴加氫氧化鈉溶液控制pH值的化學(xué)鍍覆工藝實(shí)現(xiàn)了鍍層對(duì)微珠的完整包覆。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，研究了溫度、主鹽濃度、還原劑濃度及裝載量等因素對(duì)化學(xué)鍍反應(yīng)速率和包覆率的影響。利用掃描電于顯微鏡、電于能譜儀、X射線衍射儀、EDTA溶液滴定對(duì)包覆層的形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表

4、明，反應(yīng)速率和包覆率隨溫度、主鹽濃度和還原劑濃度的增加而增加，隨裝載量的增加而減小。通過(guò)對(duì)比分析，得到了最佳鍍覆條件：CuSO4·5H2O20.00g/L，HCHO(37％)25.0ml/L，Na2EDTA·2H2O25.00g/L，C4H4KNaO6·4H2O14.00g/L，溫度為40℃，裝載量為2.50g/L，pH值為12.0，攪拌方式為電磁攪拌。檢測(cè)結(jié)果顯示包覆層銅鍍層中銅含量為63.18％。在所制備的空心玻璃微珠包覆銅粉末的基

5、礎(chǔ)上，用氫氧化鈉（NaOH）、雙氧水（H2O2）通過(guò)水熱氧化法制備了空心玻璃微珠----Cu/Cu2O復(fù)合鍍層。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，研究了溫度、H2O2濃度、時(shí)間及裝載量等因素對(duì)氧化亞銅含量的影響。采用X射線衍射儀（XRD）、掃描電于顯微鏡(SEM)等方法對(duì)樣品結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析和表征。結(jié)果表明氧化亞銅含量隨著溫度、H2O2濃度和時(shí)間的增加先增大后減小，隨著裝載量的增加而減小。通過(guò)對(duì)比分析得到最佳條件，：NaOH1.00mol/L，H2O2

6、（30％）28.6ml/L，溫度為150℃，時(shí)間為10h，裝載量為2.14g/L。檢測(cè)結(jié)果顯示包覆層由銅和氧化亞銅組成，鍍層顆粒粒徑在30-50nm之間。在實(shí)驗(yàn)室中用制備的空心玻璃微珠----Cu/Cu2O復(fù)合鍍層進(jìn)行光催化降解水體中有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)研究。在日光燈照射下降解一定濃度的甲基橙溶液，研究了催化劑用量、pH值和甲基橙初始濃度對(duì)甲基橙降解率的影響以及催化劑在重復(fù)使用中的穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到空心玻璃微珠----Cu/Cu2O復(fù)合鍍