氧化亚铜的控制合成及其光催化性质研究

论文摘要

本论文旨在研究过渡金属氧化物氧化亚铜（Cu20）的合成及其光催化性质。利用室温液相还原法,成功制备了Cu20纳米颗粒和微米立方块。探讨了不同形貌氧化亚铜的形成机理。研究了纳米颗粒和微米立方块对有机染料的光催化降解性能。利用低温水热法制备了球状氧化亚铜,研究了球状氧化亚铜对阴离子染料甲基橙的光催化降解性能。在此基础上,制备了Cu2O-WO3及Cu2O-ZnO复合物,并对复合物的性质进行了研究。论文主要内容概述如下：1.Cu2O纳米颗粒和微米立方块的合成及其光催化性质采用室温液相还原法以抗坏血酸在碱性条件下还原硫酸铜,成功制备了Cu2O纳米颗粒和微米立方块。无需添加表面活性剂,合成方法简单可行。考察了OH-浓度对合成产物形貌的影响。通过研究OH-浓度对氧化亚铜{100}面的生长情况的影响,探讨了两种形貌氧化亚铜的形成机理。利用XRD,IR,SEM等手段对产物进行了表征。利用固体紫外可见光谱测试不同形貌Cu2O的带隙能,经测定,微米立方块状氧化亚铜的带隙能小于纳米小颗粒的带隙能。研究了两种形貌合成产物对阳离子染料和阴离子染料的光催化降解性能,结果表明,合成产物对阴离子染料有较好的降解效果,对阳离子染料降解效果不明显,氧化亚铜微米立方块的光催化活性高于氧化亚铜纳米颗粒。比较了两种形貌的样品光致发光性质。此外,还对氧化亚铜的抑菌性能做了初步研究。在金黄色葡萄球菌和大肠杆菌培养过程中加入氧化亚铜,可形成明显的抑菌圈。表明所合成氧化亚铜有显著的抑菌效果。2.低温水热法制备球状氧化亚铜及其光催化性质利用低温水热法分别以抗坏血酸和葡萄糖为还原剂制备了球形氧化亚铜。通过控制反应条件,使氧化亚铜晶体以聚集生长模式为主,爆发式成核,得到球形产物。并考察了反应温度对产物形貌的影响。利用X射线衍射、扫描电子显微镜对合成产物进行了表征。以合成产物光催化降解偶氮染料甲基橙为模型,研究了球状Cu2O的光催化性能,结果表明球状氧化亚铜对甲基橙的脱色率达89.0%。探讨了氧化亚铜光催化降解甲基橙的机理。此外,研究了球状氧化亚铜/Fenton复合体系的光催化性质。结果表明,此体系中甲基橙的脱色率高达98.1%。3. Cu2O-WO3及Cu2O-ZnO复合物的制备及其光催化性质采用室温液相还原法制备了Cu2O-WO3及Cu2O-ZnO复合物。利用XRD对产物进行了表征,研究了太阳光照下两种复合物对阳离子染料次甲基蓝的光催化降解性能。结果表明,两种复合物比单纯的氧化亚铜对阳离子染料次甲基蓝的光催化效果有了明显的提高。分析了复合物能提高阳离子染料次甲基蓝的光催化效果的原因,探讨了Cu2O复合物光催化降解次甲基蓝的机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 氧化亚铜的制备方法
• 1.2.1 固相法
• 1.2.2 液相法
• §1.3 氧化亚铜的常用表征手段
• §1.4 氧化亚铜的性质及应用
• 1.4.1 光催化降解有机污染物
• 1.4.2 抑菌性质
• 1.4.3 阻燃与抑烟
• 1.4.4 催化热分解
• 1.4.5 船舶防污涂料方面的应用
• 1.4.6 其他应用
• §1.5 本论文的研究思路和主要工作
• 参考文献
• 2O纳米颗粒和微米立方块的合成及其光催化性质'>第二章 Cu₂O纳米颗粒和微米立方块的合成及其光催化性质
• §2.1 概述
• §2.2 氧化亚铜的制备
• §2.3 氧化亚铜的表征
• §2.4 氧化亚铜的光催化性质
• 2.4.1 实验步骤
• 2.4.2 结果与讨论
• §2.5 氧化亚铜的抑菌性质
• 2.5.1 实验步骤
• 2.5.2 结果与讨论
• §2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 低温水热法制备球状氧化亚铜及其光催化性质
• §3.1 概述
• 2O的合成与表征'>§3.2 球状Cu₂O的合成与表征
• 2O的制备'>3.2.1 Cu₂O的制备
• 3.2.2 产物的表征
• 2O的光催化性质'>§3.3 球状Cu₂O的光催化性质
• 2O光催化降解甲基橙溶液'>3.3.1 Cu₂O光催化降解甲基橙溶液
• 3.3.2 氧化亚铜对甲基橙光催化降解机理的初步探讨
• 3.3.3 合成产物的光致发光光谱
• 2O/Fenton复合体系光催化降解甲基橙'>3.3.4 Cu₂O/Fenton复合体系光催化降解甲基橙
• 3.3.5 化学耗氧量（COD）的测定
• §3.4 氧化亚铜Nafion修饰电极的制备及其电化学性质
• 2O-Nafion修饰电极的制备'>3.4.1 Cu₂O-Nafion修饰电极的制备
• 2O的电化学行为测试'>3.4.2 Cu₂O的电化学行为测试
• §3.5 本章小结
• 参考文献
• 2O-WO₃及Cu₂O-ZnO复合物的制备及其光催化性质'>第四章 Cu₂O-WO₃及Cu₂O-ZnO复合物的制备及其光催化性质
• §4.1 概述
• 2O-WO₃复合物的制备表征与性质'>§4.2 Cu₂O-WO₃复合物的制备表征与性质
• 2O-WO₃复合物的制备'>4.2.1 Cu₂O-WO₃复合物的制备
• 2O-WO₃复合物的表征'>4.2.2 Cu₂O-WO₃复合物的表征
• 2O-WO₃复合物的性质'>4.2.3 Cu₂O-WO₃复合物的性质
• 2O-ZnO复合物的制备表征与性质'>§4.3 Cu₂O-ZnO复合物的制备表征与性质
• 2O-ZnO复合物的制备'>4.3.1 Cu₂O-ZnO复合物的制备
• 2O-ZnO复合物的表征'>4.3.2 Cu₂O-ZnO复合物的表征
• 2O-ZnO复合物光催化性质的研究'>4.3.3 Cu₂O-ZnO复合物光催化性质的研究
• 2O复合物光催化降解次甲基蓝机理初步探讨'>§4.4 Cu₂O复合物光催化降解次甲基蓝机理初步探讨
• §4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 全文总结
• 硕士期间完成论文情况
• 致谢