氮、鈰摻雜氧化亞銅的制備及可見光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)因其能耗低、反應(yīng)條件溫和、操作簡便及無二次污染而受到重視。近年來，氧化亞銅是半導(dǎo)體光催化研究的一個熱點。Cu2O禁帶寬度窄(2.02eV)，能充分利用太陽光中的可見光。但過窄的禁帶寬度也導(dǎo)致氧化亞銅光生電子-空穴復(fù)合率較高，降低了光催化活性。因此，對如何提高氧化亞銅的可見光催化活性的研究，有重要意義。
　　論文采用化學(xué)沉淀法，以水合肼為還原劑分別制備了納米氧化亞銅和改性納米氧化亞銅粉體;分別用XRD、UV-VI

2、S、FL、FT-IR、XPS、TG—DSC、TEM對其結(jié)構(gòu)進行了表征;以亞甲基藍為目標(biāo)化合物對其可見光催化活性進行了評價。
　　(1)采用化學(xué)沉淀法，以CuSO4為原料，水合肼為還原劑制備了氧化亞銅和摻N氧化亞銅。XRD表明納米Cu2O粒徑為57.7nm，摻氮Cu2O的粒徑為43.7nm，減少了14nm; UV-VIS吸收光譜表明，摻氮Cu2O在600～800nm處的吸收強度增加，不同摻雜量的Cu2O均出現(xiàn)藍移，帶隙變寬;FL表明

3、摻氮Cu2O其光譜能級與氧化亞銅基本一致，熒光強度有下降趨勢;從FT-IR可以發(fā)現(xiàn)在1000-1250cm-1有N-Cu鍵的伸縮振動吸收峰;XPS證明N摻入氧化亞銅的晶格;TG—DSC表明隨著溫度從0℃到1300℃，Cu2O增重約12％，可能是氧化亞銅在升溫過程生成了部分的氧化銅，摻氮Cu2O由于表面水、表面羥基的脫附導(dǎo)致失重45％; TEM表明摻N氧化亞銅晶面間距為0.313nm。
　　(2)分別對納米Cu2O，摻N氧化亞銅進行

4、光催化性能實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，純納米Cu2O對亞甲基藍沒有光催化效果，而摻N氧化亞銅對亞甲基藍降解效果明顯。其中1.8％N-Cu2O降解亞甲基藍效果最佳，達到73％;亞甲基藍初始濃度為40mg/L，降解效果最高，降解率達到79.7％;催化劑投加量為0.2g/50mL時，降解率達到94.5％;亞甲基藍降解值隨光照時間增加而提高，4h后達到94.5％以上，光照時間控制在4～5 h較合適;氙燈對摻N氧化亞銅催化活性的激活效果最好，降解值達100％

5、。
　　(3)采用N-Cu2O的制備方法制備出Ce-Cu2O。XRD表明納米Cu2O粒徑為57.7nm，摻鈰Cu2O的粒徑為65.1nm，增加了7.4nm; UV-VIS吸收光譜表明，摻鈰Cu2O在600～800nm處的吸收強度增加，不同摻雜量的Cu2O均出現(xiàn)藍移，帶隙變寬;FL表明摻鈰Cu2O其光譜能級與氧化亞銅基本一致，熒光強度有下降趨勢;FT-IR可以發(fā)現(xiàn)摻Ce氧化亞銅在1100 cm-1處吸收峰增強，推斷是Ce—Cu健的伸

6、縮振動引起;XPS證明Ce摻入氧化亞銅的晶格;從TG—DSC表明隨著溫度從0℃到1300℃，摻鈰Cu2O失重達70％，在200℃內(nèi)較穩(wěn)定;TEM表明摻Ce氧化亞銅晶面間距為0.312nm。
　　(4)對摻Ce氧化亞銅進行光催化性能實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻Ce氧化亞銅對亞甲基藍降解效果明顯，其中1.5％Ce-Cu2O降解亞甲基藍效果最佳，達到70％;亞甲基藍初始濃度為20mg/L，降解效果最高，降解率達到達72.6％;催化劑投加量為0.0