Cu2O基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)及光催化性能研究.pdf

1、基于氧化亞銅(Cu2O)半導(dǎo)體納米材料表現(xiàn)出了獨(dú)特的催化、光學(xué)和電學(xué)性能。Cu2O作為本征P型、直接帶隙半導(dǎo)體，禁帶寬度在2.2 eV左右，在太陽光譜中的可見光區(qū)域具有較高的吸收系數(shù)，理論光電轉(zhuǎn)換效率較高，因此其在可見光催化領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。自從Cu2O被報(bào)道具有可見光下催化制氫的性能以來，基于Cu2O的一系列復(fù)合物得到了人們的廣泛關(guān)注，成為人們應(yīng)對大氣污染、工業(yè)和生活污水等難題的重要催化劑材料。
　　納米尺度的復(fù)合材料，在

2、具備各自單一材料優(yōu)良特性的同時(shí)，還兼具了單一材料所不具有的獨(dú)特性能，即通過各組分材料間的協(xié)同促進(jìn)作用增強(qiáng)單一材料的某種性能，或者產(chǎn)生新的性能。本論文采用簡單的水浴法、水熱法制備不同形貌的Cu2O晶體，以及基于Cu2O的復(fù)合物，通過對Cu2O形貌、活性面的調(diào)控以及復(fù)合物化學(xué)組分的選擇，獲得材料最好的催化性能。探討復(fù)合材料的組成、形貌、結(jié)構(gòu)和化學(xué)配比等對其光催化性能的影響，以及它們之間的關(guān)系。主要的研究內(nèi)容如下:
　　1.采用簡單的水

3、浴方法制備不同形貌、尺寸均一的Cu2O晶體顆粒，再通過水熱法在Cu2O晶體表面生長不同含量的ZnO納米顆粒，得到不同Zn/Cu摩爾比的Cu2O/ZnO異質(zhì)結(jié)，Cu2O/ZnO納米異質(zhì)結(jié)材料合成簡單，并具有很好的催化性能。當(dāng)與適當(dāng)比例的ZnO結(jié)合后，在不影響Cu2O活性面原有催化性能的情況下，通過ZnO與Cu2O的能帶結(jié)構(gòu)合理匹配，促進(jìn)了光生載流子的分離，從而進(jìn)一步提升了材料的催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Cu/Zn摩爾比為3/1時(shí)具有最好的催

4、化效果，并且材料表現(xiàn)出了較高的光生電子壽命和光電流強(qiáng)度，同時(shí)也探究了光照條件下產(chǎn)生的不同活性物種對催化性能展現(xiàn)出的影響。
　　2.通過簡單的一步法合成Cu2O/rGO復(fù)合材料，該復(fù)合物是將Cu2O晶體顆粒生長在二維的rGO（還原氧化石墨烯）上面。得到的復(fù)合物結(jié)合了Cu2O優(yōu)異的催化性能及二維rGO良好的電子傳輸性能，這種結(jié)合有利于光照條件下產(chǎn)生的光生載流子快速的分離和傳輸，達(dá)到加快催化降解有機(jī)染料的目的。
　　3.以不同形貌