Kirkendall效应制备表面Cu2O富集的具有梯度结构的Cu2O-TiO2纳微球

以十二烷基磺酸钠(SDS)为自组装诱导剂,以CuO纳米线为前驱体和模板剂,制备了尺寸分别为30、300、1 500 nm的Cu2O-TiO2纳微球。采用X线多晶粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附脱附等温线和紫外可见漫反射光谱对所制备试样的形貌和结构进行了表征。结果表明:制备的Cu2O-TiO2纳微球具有良好的结晶度以及明显的尺寸梯度分布,试样具有一定的可见光吸收。此外,由于Kirkendall效应的影响,Cu2O在纳微球表面的含量远大于球内含量。

p-n型Cu_2O-TiO_2复合可见光催化材料的研究进展

半导体光催化剂TiO2由于其无毒无害、稳定性好、催化活性高等优点而备受关注,但其较宽的禁带宽度遏制了对太阳光的利用率,并且量子效率低.为了提高二氧化钛的光利用率,可通过与Cu2O复合对其改性,并形成p-n型异质结光催化剂.因其特殊的能带结构和载流子输送特性而备受关注.详细介绍了Cu2O-TiO2光催化剂的特性、研究现状以及应用领域,并对未来的研究方向进行了展望.

Cu_2O/(rGO-TiO_2)复合薄膜的制备及其光催化产氢性能

在氧化亚铜(Cu_2O)和二氧化钛(TiO_2)的复合材料中,引入石墨烯(rGO),制备出新型的Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化薄膜.首先通过电化学沉积法在铜片上制备Cu_2O;然后通过水热法在TiO_2悬浊液中,将氧化石墨烯(GO)还原为rGO,并制备出rGO-TiO_2复合光催化颗粒;最后将rGO-TiO_2涂覆在Cu_2O表面制备出Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化剂.催化剂的形貌和表面特征采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)进行表征,材料晶体结构采用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)分析,其光学特性采用紫外-可见漫反射分光光度计(UV-Vis DRS)、荧光分光光度计(PL)进行表征.结果表明:与Cu_2O-TiO_2比较,Cu_2O/(rGO-TiO_2)薄膜表现出很强的光催化产氢性能,其中负载rGO质量分数为1.0%的样品Cu_2O/(1.0%rGO-TiO_2)薄膜在300 W氙灯的照射下,对体积分数为20%的甲醇溶液进行光催化反应,其产氢速率(326 mmol·h-1·m-2)是Cu_2O-TiO_2薄膜产氢速率的3.5倍.此外,分别探讨牺牲剂类型和pH对Cu_2O/(rGO-TiO_2)光催化薄膜的光催化产氢活性的影响.结果表明:在体积分数为20%的甲醇水溶液(中性)中,该催化剂的产氢性能最佳.

TiO_2纳米管阵列负载不同形貌Cu_2O薄膜的制备及光电性能研究

本论文采用阳极氧化法在金属钛基底上制备高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,然后采用脉冲电流法在TiO2纳米管阵列上沉积Cu2O,从而制备出Cu2O-TiO2纳米管阵列异质结复合薄膜。借助X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段,详细探讨了Cu2O沉积过程中电解液的不同扰动方式(静止、磁力搅拌和超声搅拌)对复合薄膜物相和形貌的影响。实验结果表明电解液的扰动方式会影响Cu2O沉积过程中的离子扩散和微区化学环境,从而影响Cu2O的形貌。通过漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电流性能测试可知所制备的负载Cu2O型TiO2纳米管阵列薄膜具有显著的可见光响应效应。

Z型Cu2O-(rGO-TiO2)光催化剂的制备及其对甲基橙的降解性能

通过简易的三步合成法成功制备出在日光下对甲基橙(MO)具有良好光催化性能的Z型Cu2O-(rGO-TiO2)光催化剂.与传统二元异质结不同,还原氧化石墨烯(rGO)作为中间介质可促进光催化剂量子效率的提升,可提高Cu 2O-TiO2的氧化还原能力.当rGO负载量(质量分数)为1%时,Cu2O-(rGO-TiO2)具有最佳的光催化活性.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)研究光催化剂的形貌结构和光学性质,采用探针法和光致发光光谱(PL)分析并验证了Z型光催化体系.Cu2O-(rGO-TiO2)光催化剂厚度约32.24μm,Cu2O呈多面柱状结构,以{111}晶面(具有良好的光催化活性)为主,TiO2纳米颗粒均匀分散在二维单层褶皱片状结构的rGO表面,Cu2O、TiO2和rGO组成了Z型光催化体系.分别探究不同光源和rGO负载量对光催化性能的影响.结果表明:在模拟太阳光照射条件下,中间介质rGO的存在提升了量子效率,增强了光催化剂性能,Cu2O-(1%rGO-TiO2)光照2h对甲基橙的催化降解率为58%.该Z型光催化剂可被应用于染料废水的降解,研究结果为环境治理提供了新的技术发展思路.

Cu_2O/TiO_2催化甲醛乙炔化反应的载体效应

以不同温度焙烧的TiO_2为载体,CuCl_2·2H_2O为铜源,NaOH为沉淀剂,L-抗坏血酸钠为还原剂,采用液相还原-沉积沉淀法制备了Cu_2O/TiO_2,借助X射线粉末衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、N_2-物理吸附、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段,研究了TiO_2载体焙烧温度对Cu_2O/TiO_2甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,低温焙烧得到的TiO_2载体以锐钛矿相存在,与Cu_2O物种间具有弱的相互作用,使得Cu_2O被过度还原为金属Cu,催化活性较低。随着载体焙烧温度的升高,TiO_2中出现金红石相,Cu_2O与载体间相互作用增强,Cu_2O高效转变为乙炔亚铜活性物种,使催化剂表现出最佳的催化性能。

纳米TiO_2-Cu_2O可见光下光催化降解活性艳红及其机理研究

采用钛酸丁酯水解和肼还原醋酸铜的方法制备出TiO2-Cu2O复合氧化物,研究了TiO2-Cu2O复合光催化剂在可见光照射下光催化降解活性艳红X-3B的性能,考察了催化剂组成、催化剂投加量、溶解氧、H2O2等对光催化反应的影响,探讨了Cu2O及TiO2-Cu2O光催化降解有机污染物的机理。结果表明,由于TiO2和Cu2O之间存在协同作用,使得复合氧化物的活性比单一的Cu2O高。Cu2O光催化的氧化物种为·OH和光生空穴。光生电子(e-)还原吸附在Cu2O表面上的氧,产生超氧阴离子,然后再进一步生成·OH,光生空穴(h+)无法直接将吸附在Cu2O表面的OH-氧化成·OH。

Cu_2O/TiO_2/Pt复合薄膜的制备及其性能

为了降解环境污染物,通过磁控溅射的方法在玻璃基底上溅射沉积Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光谱仪(UV-vis)和光致发光光谱仪(PL)对复合薄膜的表面形貌和光学性能进行分析。通过可见光下对甲基橙溶液的光催化降解试验研究了薄膜的光催化活性。结果表明:Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜共有3层,从下到上依次为Pt层、锐钛矿型TiO2层和Cu2O层。薄膜表面平整致密,由形状规则的球形颗粒组成。Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜的光催化活性高于Cu2O/TiO2复合薄膜的和纯TiO2薄膜的光催化活性。光催化活性的提高是由于Pt层的存在进一步抑制了光生电子与空穴的复合,延长了光生载流子的寿命,提高了量子产率,进而有效地改善了薄膜的光催化活性。

能量过滤磁控溅射技术制备Cu2O/TiO2复合薄膜及其光催化性能

目的制备具备良好光催化性能的Cu2O/TiO2叠层复合薄膜。方法利用直流磁控溅射技术(DMS)和能量过滤直流磁控溅射技术(EFMS)在玻璃基底上制备Cu2O/TiO2叠层复合薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、椭偏仪和光催化测试系统表征和分析了薄膜的表面形貌、结构、透射率和光催化性能。结果DMS技术和EFMS技术制备的TiO2和Cu2O薄膜都有良好的结晶特性,其中TiO2为单一的锐钛矿结构。相对于DMS技术制备的Cu2O薄膜,EFMS样品中的Cu2O薄膜的衍射峰较弱,而且衍射峰的宽度变宽,衍射曲线比较平滑。薄膜表面较平整,颗粒均匀,较细小,边界明显。DMS和EFMS两种技术制备的薄膜的平均晶粒直径分别为15.4 nm和10.8 nm。透射光谱测试结果表明,EFMS技术制备的复合薄膜平均透射率较大,在350~800 nm范围内,平均透射率为0.388,DMS薄膜的值为0.343。对罗丹明B(RhB)的光催化降解结果表明,EFMS技术制备的薄膜的降解速率为−0.00411,大于DMS技术制备的薄膜的降解速率-0.00334。结论EFMS技术制备的Cu2O/TiO2叠层复合薄膜对罗丹明B具有较大的光催化降解速率。

纳米TiO_2/Cu_2O复合物的可见光降解活性艳红和分解水制氢的机理

采用溶胶-凝胶法和化学沉积法制备纳米TiO2/Cu2O复合粉体。可见光光催化实验结果表明:TiO2/Cu2O复合粉体具有较高的可见光降解活性和分解水制氢性能。根据TiO2和Cu2O的导带和价带位置以及TiO2、Cu2O和TiO2/Cu2O复合粉体的可见光光催化实验结果,提出TiO2/Cu2O复合粉体的可见光光催化机理:在可见光照射下,Cu2O导带上产生的电子转移到TiO2的导带上,Ti4+捕获这些电子后成为Ti3+,这些被捕获的电子具有很长的寿命,能转移到复合粉体和溶液的界面。在光降解活性艳红的过程中,这些电子与吸附氧结合后可最终形成过氧化物自由基或氢氧自由基,从而氧化有机物;而在分解水制氢过程中,这些电子与H+结合后可形成H2。光照后TiO2/Cu2O复合粉体的XPS表征显示Ti3+的存在,证明机理理论的正确性。

纳米TiO_2/Cu_2O光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2,合成了TiO_2/Cu_2O复合光催化剂,并对合成的TiO_2和TiO_2/Cu_2O进行SEM和XRD表征。在高压汞灯照射下,采用TiO_2/Cu_2O复合光催化剂对活性艳红X-3B进行光催化降解反应,考察了n(Ti^(4+))∶n(Cu^(2+))、pH、反应温度等因素的影响。结果表明,在高压汞灯照射下,与纳米TiO_2相比,TiO_2/Cu_2O的光催化降解效果得到明显提高。以0.01gTiO_2/Cu_2O复合物为光催化剂,在高压汞灯照射下,降解100mL20mg/L的活性艳红X-3B溶液,起始pH为1,水浴温度为60℃,反应60min,活性艳红X-3B最佳降解率为83.6%。

TiO_2/Cu_2O膜覆木材的表面及负氧离子释放特性

以两步水热合成法,以木材为基质,制备微纳米结构的二氧化钛和氧化亚铜复合薄膜,并通过进一步表面修饰制备超双疏的表面。采用场发射电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、紫外光分光光度计(UV-Vis)和接触角测试,对制备的二氧化钛/氧化亚铜薄膜负载的木材基材料的微观形貌、晶型结构、化学状态、光学性能及润湿性进行表征,通过实验证明该复合薄膜负载的木材在紫外光的照射下具有释放负氧离子的作用。结果表明,在紫外光照射下,相比单纯的二氧化钛薄膜负载的木材,二氧化钛/氧化亚铜薄膜负载的木材释放负氧离子的性能显著提升。同时,二氧化钛/氧化亚铜薄膜负载的木材被赋予了超疏水和超疏油特性、对大肠杆菌具有抑菌性及紫外光照射下释放负氧离子的多种功能。

Cu_2O/Eu_2O_3-TiO_2的制备及光催化制取氢气和烷烃的研究

文章采用水热法两步制备了Cu_2O/Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射仪(UV-vis DRS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对所制得的光催化剂进行了分析和表征。表征结果表明:在复合光催化剂中TiO_2呈不规划的薄片状,Cu_2O和Eu_2O_3不均匀分散在薄片上;以乙酸为牺牲剂,考察不同Cu_2O/Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂的光催化产生氢气和烷烃的性能,实验结果表明:光催化的气体产物中氢气和烷烃比例随催化剂种类的改变而改变;20.7%Cu_2O/6%Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂产氢气和烷烃的性能最佳;20.7%Cu_2O/6%Eu_2O_3-TiO_2光催化乙酸的特征气体产物是氢气、甲烷、乙烷。

紫外光还原法制备Cu_2O/TiO_2及其光催化性能

以氯化铜(CuCl2·2H2O)为铜源,TiO2纳米粒子为载体,采用紫外光还原法,60℃干燥后制备Cu2O/TiO2复合物。使用XRD、TEM、SEM以及EDS对其进行表征,并采用紫外-可见吸收光谱探究了由氯化铜到铜颗粒的还原过程。结果表明:60℃干燥紫外光还原所得产物可以得到Cu2O/TiO2复合物,TiO2表面Cu2O粒子高度分散,粒径约为3nm,尺寸均一。通过调节Cu2O负载量,探索Cu2O负载量对可见光照射降解罗丹明B的影响,结果表明:Cu2O负载量较高的Cu2O/TiO2对罗丹明B降解作用明显。

Pt-Cu_2O/TiO_2复合催化剂的制备及光催化制氢活性

采用化学沉积法制备了Cu_2O/TiO_2复合光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、元素组成、结构和光学特性。以H_2PtCl_6为无机前驱体对复合材料进行Pt负载,研究了不同Cu_2O含量对制氢活性的影响及不同光源下的制氢活性。结果表明,该复合催化剂表现出较好的光催化制氢活性,当Cu_2O的含量为1%(质量分数)时,氢气的产生量最高。

恒电流法制备Cu_2O/TiO_2复合纳米管阵列异质结光电极

通过在含F-离子的电解液中阳极氧化Ti薄片基底制备了TiO2纳米管阵列,随后通过恒电流沉积的方法在在TiO2纳米管阵列顶部原位电沉积了Cu2O纳米颗粒。场发射电子扫描显微镜显示TiO2纳米管这列被成功制备,通过恒电流电化学沉积后,TiO2纳米管阵列顶部出现大量纳米颗粒物质,并且随着沉积时间的延长,可以控制沉积物的量。通过X-射线衍射谱的特征衍射谱图我们可以发现TiO2锐钛矿的衍射峰以及相对较弱的Cu2O衍射峰,这说明Cu2O晶体的结晶度不高。在能谱(EDS)图中我们可以发现Ti、Cu、O三种元素,结合XRD以及FE-SEM结果我们可以指出,通过恒电流法确实可以在TiO2纳米管阵列顶部原位沉积Cu2O纳米颗粒。

Cu_2O/TiO_2-Bi_2WO_6三元复合催化剂的制备及光催化性能研究

采用水热法制备花状Bi_2WO_6,并利用超声分散法制备了Cu_2O/TiO_2-Bi_2WO_6复合光催化剂,通过FESEM、XRD、XPS、FI-IR、UV-vis DRS和PL对光催化剂进行了分析和表征。表征结果证明:花状Bi_2WO_6表面负载着碎片状的Ti O2和立方体Cu2O形成Cu_2O/TiO_2-Bi_2WO_6复合光催化剂;以短链脂肪酸(SCFAs)为牺牲剂,考察复合光催化剂的光催化产生氢气和烷烃的性能。实验结果表明:Cu_2O/TiO_2-Bi_2WO_6复合光催化剂以乙酸为牺牲剂,主要产氢气和甲烷,降解率高达91. 82%;以丙酸为牺牲剂,产物主要是乙烷和丁烷,降解率高达90. 70%;以丁酸为牺牲剂,除了氢气,甲烷,乙烷,丙烷,丁烷外,气体产物还含有一定量的戊烷,其降解率高达91. 50%。结合反应液中间产物的成分进行检测,由此推断出光催化反应的可能机理。

Pt-RGO-Cu_2O/TiO_2催化剂的制备及光催化制氢活性

采用化学沉积法和溶剂热法制备了RGO-Cu_2O/TiO_2复合光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、结构和光学特性。以H2Pt Cl6为无机前驱体对其进行Pt负载,研究了不同石墨烯含量对制氢活性的影响及不同光源下的制氢活性。结果表明:该复合催化剂表现出较好的光催化制氢活性,其中石墨烯的质量分数为0.5%,氢气的产生量最高。

脉冲沉积制备Cu_2O/TiO_2纳米管异质结的可见光光催化性能

在用阳极氧化法制备有序排列TiO2纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu2O纳米颗粒修饰改性TiO2纳米管阵列,形成Cu2O/TiO2纳米管异质结复合材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,重点研究了Cu2O/TiO2纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙(MO)的可见光催化降解性能.结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀附着在TiO2纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu2O/TiO2纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol?L-1的CuSO4溶液中制得的Cu2O/TiO2纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu2O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.

TiO_2/CuO/Cu_2O(SeO_3)光催化去除水中腐殖酸

以Cu2Se为原料,用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)合成了TiO2/CuO/Cu2O(SeO3)光催化剂,用XRD、FTIR和EDAX等方法进行了表征.探讨了催化剂制备过程中焙烧温度对催化剂组成、晶型结构和光催化去除水中腐殖酸性能的影响.当Cu2Se/TiO2焙烧温度为450℃,焙烧2h时,Cu2Se转化为CuO和Cu2O(SeO3).室温下当TiO2/CuO/Cu2O(SeO3)催化剂投加量为1.5g·l-1,溶液pH7.0时,水中腐殖酸的去除率可达到63.6%。