可見光響應(yīng)納米Cu2O-TiO2材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、TiO2作為光催化領(lǐng)域研究最為廣泛的半導(dǎo)體,具有無毒、穩(wěn)定、廉價等優(yōu)點。Ti02存在其自身局限性,不能吸收可見光,從而限制了其對太陽能的有效利用。本論文采用窄帶隙半導(dǎo)體Cu2O來復(fù)合TiO2形成半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu),提高TiO2在可見光下的光催化活性。考察了TiO2/Cu2O復(fù)合光催化劑、Cu2O-TNTs光催化劑、Ag/TNTs以及Cu2O-Ag/TNTs光催化劑的形貌,比表面積,光譜吸收范圍,可見光催化降解甲基橙的性能。
　　 本

2、研究運用第一性原理的密度泛函理論,對TiO2表面吸附Cu2O團簇的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度以及吸收光譜進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在復(fù)合Cu2O后銳鈦礦型TiO2的帶隙變窄。導(dǎo)致帶隙變窄的主要原因,是由于復(fù)合Cu2O后,在TiO2帶隙間形成新的能帶,從而使TiO2的禁帶寬度變窄,理論計算結(jié)果表明摻雜后可以導(dǎo)致紅移現(xiàn)象出現(xiàn)。
　　 通過浸漬還原法制備出了TiO2/Cu2O復(fù)合光催化劑。選出實驗條件pH=10,CuSO4溶液濃度為0.125mol

3、/L,Cu2+/Ti4+摩爾比1:2,可以制備出粒度為20-50nm、TiO2和Cu2O分布均勻的顆粒狀TiO2/Cu2O復(fù)合光催化劑,在200-600nm波長范圍內(nèi)都有吸收,并且對甲基橙具有良好的吸附和可見光催化降解效果。避光磁力攪拌條件下研究TiO2/Cu2O復(fù)合催化劑對甲基橙的吸附能力,達到吸附平衡時,飽和吸附量為每克催化劑吸附0.062 g甲基橙。500W氙燈照射120min下,甲基橙催化降解率可達86％。
　　 由水熱

4、法可以制備出10nm左右,長度大約幾十納米到幾百納米,管壁厚2～3nm左右的納米管,形貌較好,呈中空,管端開口。納米管的比表面積從原料P25的51.75 m2·g-1升高到了240.60 m2·g-1。TNTs的吸收帶邊在380nm左右,表明對可見光沒有吸收。在可見光照射下,TNTs對甲基橙幾乎沒有降解效果。
　　 采用浸漬還原法,用水合肼還原醋酸銅制備出Cu2O-TNTs的復(fù)合材料,制備樣品中在納米管表面沉積了5-10nm的C

5、u2O顆粒,得到了預(yù)想的樣品形貌。并考察了攪拌時間,Ti:Cu元素比,以及前驅(qū)體對制備樣品的影響?？疾炝丝梢姽庹丈湎聦谆鹊慕到庑Ч?。攪拌時間6h,Ti:Cu元素比為2:1,原料選用400℃煅燒TNTs制備的Cu2O-TNTS的復(fù)合材料比表面積可達203.45 m2·g-1,光吸收范圍為260-520nm,可見光照射180min下,對甲基橙溶液降解效率比TNTs和P25有明顯的提高。為提高TNTs的可見光催化活性,通過光致還原和浸漬還