空心玻璃微珠——Cu-Cu2O復臺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（可見光）激發(fā)，是一種半導體可見光催化劑，而且其穩(wěn)定性超出人們的預期，在可見光催化領域有著十分重要的應用。但常規(guī)Cu2O有嚴重缺陷：光能利用率低、用量大、難于從處理液中分離。通過將其負載于空心玻璃微珠上則可很好地解決這些問題。實際應用中只是光催化劑的外層吸收可見光，所以只需在微球表面上負載少量Cu2O就可達到較好的催化效果，大幅降低其用量。另外，由于負載于微米級大小的空心玻

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。過渡金屬復合光催化劑能夠有效的阻止由光產生的電于空穴對的再結合，并且能夠將電于空穴快速向所吸附的反應物轉移，甚至能夠通過本征吸收邊沿伴隨的紅移來改變能帶隙的結構。所以過渡金屬復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，簡化傳統(tǒng)的粗化、敏化處理，通過滴加氫氧化鈉溶液控制pH值的化學鍍覆工藝實現(xiàn)了鍍層對微珠的完整包覆。通過單因素實驗，研究了溫度、主鹽濃度、還原劑濃度及裝載量等因素對化學鍍反應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溶液滴定對包覆層的形貌、組成、晶體結構進行表征。結果表

4、明，反應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。通過對比分析，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。檢測結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、礎上，用氫氧化鈉（NaOH）、雙氧水（H2O2）通過水熱氧化法制備了空心玻璃微珠----Cu/Cu2O復合鍍層。通過單因素實驗，研究了溫度、H2O2濃度、時間及裝載量等因素對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)等方法對樣品結構和形貌進行分析和表征。結果表明氧化亞銅含量隨著溫度、H2O2濃度和時間的增加先增大后減小，隨著裝載量的增加而減小。通過對比分析得到最佳條件，：NaOH1.00mol/L，H2O2

6、（30％）28.6ml/L，溫度為150℃，時間為10h，裝載量為2.14g/L。檢測結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。在實驗室中用制備的空心玻璃微珠----Cu/Cu2O復合鍍層進行光催化降解水體中有機污染物的實驗研究。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甲基橙降解率的影響以及催化劑在重復使用中的穩(wěn)定性。通過實驗得到空心玻璃微珠----Cu/Cu2O復合鍍