氧化亞銅改性材料的制備及其光（電）催化還原CO2的性能研究.pdf

1、工業(yè)革命以來，礦石燃料的燃燒釋放了大量的CO2，導(dǎo)致了溫室效應(yīng)等一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題。同時，由于礦石燃料的大量燃燒所引發(fā)的能源危機(jī)也越來越深刻地威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展。因此，開發(fā)出一種有效的碳循環(huán)技術(shù)，將燃燒所排放的廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)燃料和工業(yè)原料，吸引了全世界相當(dāng)多的科學(xué)家們的注意。太陽能是一種最廣泛存在的用之不竭的能量源泉，因此，尋找一種合適的光催化劑在太陽能下將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)燃料就成為了國際研究的熱點(diǎn)之一。
　　氧化

2、亞銅(Cu2O)是一種廉價、無毒、易于制備的材料，在太陽能電池、光催化、鋰離子電池、氣體傳感器等方面有著廣泛的應(yīng)用。作為一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，其帶隙寬度約為1.9～2.2eV，能夠吸收大部分的可見光，被認(rèn)為是一種很有潛力的光催化還原CO2的催化劑。然而，Cu2O仍然存在諸多問題。首先，Cu2O的電導(dǎo)率比較高，不利于光生載流子的傳遞。其次，Cu2O在光照下極易發(fā)生光腐蝕，影響催化劑的使用壽命。因此，通過對Cu2O的改性以增強(qiáng)其光催化性能

3、、克服光腐蝕有著重要的意義。半導(dǎo)體常用的改性方法有半導(dǎo)體復(fù)合、離子摻雜等，在本文中，我們采用電化學(xué)沉積法，通過調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，制備得到了TNTs/Cu2O復(fù)合催化劑和F摻雜的Cu2O薄膜，并采用SEM、XRD、XPS、紫外可見漫反射以及光電化學(xué)測試等方法進(jìn)行表征。最后，在模擬太陽光下對制備得到的催化劑催化還原CO2的性能進(jìn)行測定。本文主要涉及以下幾個方面:
　　采用陽極氧化法制備了TiO2納米管陣列(TNTs)，并采用電化學(xué)沉積法將

4、正八面體Cu2O顆粒沉積在TNTs上，成功得到了TNTs/Cu2O復(fù)合催化劑。當(dāng)沉積時間較短時，得到的Cu2O顆粒主要為暴露晶面為(111)的正八面體顆粒;當(dāng)沉積時間增加的時候，由于Cu2O顆粒的相互堆疊，暴露晶面轉(zhuǎn)變?yōu)?200)。在AM1.5的模擬太陽光下照射，沉積時間為15min的樣品表現(xiàn)出了最好的光催化性能，主要產(chǎn)物為CH4。
　　通過控制沉積條件，我們在銅基底上制備得到了Cu2O薄膜樣品，并在此基礎(chǔ)上，通過在電解質(zhì)溶液中加