負(fù)載型氧化亞銅可見光催化劑的制備與性能研究.pdf

1、有機(jī)廢水的半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)是一項(xiàng)價廉而環(huán)境友好的技術(shù)，在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景誘人。該技術(shù)要走向?qū)嵱没?，需解決活性組份與載體間存在的負(fù)載不牢固、活性組份活性下降、負(fù)載方法難于產(chǎn)業(yè)化等障礙。本研究選用一些新穎的、物化特性各異的多孔、大比表面積的材料，展開負(fù)載方法、載體與活性組份間相互作用、活性組份/載體復(fù)合物光降解性能研究，試圖在納米半導(dǎo)體光催化活性組份與各種不同性質(zhì)載體間相互作用機(jī)理和該技術(shù)走向?qū)嵱没矫嬗行碌耐黄?。研究取得了以下一?/p>

2、新的結(jié)果。 二氧化錫載體：二氧化錫一種多功能的無機(jī)材料，當(dāng)其細(xì)化到納米級后，更是得到廣泛應(yīng)用。但是由于納米材料具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和量子效應(yīng)等特性，使其處于能量不穩(wěn)定狀態(tài)。為了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，顆粒會自發(fā)團(tuán)聚，這樣就不能充分發(fā)揮納米粉體的各種效應(yīng)，使納米粉體失去了存在的價值和意義。因此，研究納米應(yīng)用都極為重要。因具有納米SnO2比表面積大、高靈敏度、高耐磨性、可靠性、使用壽命長及成本低等優(yōu)點(diǎn)。 以SnO2為載體，采用“浸

3、漬-還原法”制備Cu2O/SnO2復(fù)合型光催化劑，用X-衍射（XRD）和掃描電鏡（SEM）對所制備的催化劑進(jìn)行表征，并對制備過程進(jìn)行了優(yōu)化，得出了制備Cu2O/ZnO光催化劑的最佳條件為：當(dāng)Cu2+∶N2H4?H2O∶NaOH 摩爾比為1∶2∶2時催化劑的活性最高，干燥溫度與時間為60℃3h。Cu2O/載體復(fù)合物的活性艷紅染料光催化降解模擬試驗(yàn)表明，在微酸性環(huán)境，脫色率高達(dá)94.7％以上，其光催化活性明顯高于高于單一Cu2O試劑（54.

4、4％）。并且，光催化劑載體SnO2固定Cu2O，可以防止催化劑流失，還增大了催化劑的粒徑，易于回收，提高了Cu2O/SnO2復(fù)合型光催化劑的利用率。 紫外光譜和紅外光譜分析表明，染料在Cu2O/SnO2催化劑的光催化反應(yīng)過程中確實(shí)發(fā)生了降解，并且催化劑效果較好。 用Fe(phen)32+光度法和熒光法測定Cu2O/SnO2復(fù)合型光催化劑在白熾燈照射條件下產(chǎn)生的羥自由基，研究其機(jī)理。結(jié)果表明，Cu2O/SnO2復(fù)合型光催化

5、劑在光照下降解有機(jī)物是多相催化自由基氧化過程，水溶液中的光催化氧化主要是通過羥自由基?OH進(jìn)行的，屬于自由基反應(yīng)，光催化過程中，染料發(fā)生了降解。 碳納米管載體(MWNTs):碳納米管是一種導(dǎo)電性好、原子配位不足、比表面積大的新材料。以Cu(CH3COO)2為原料，采用浸漬還原法制得納米Cu2O-MWNTs復(fù)合體。晶粒尺寸隨醋酸銅/MWNTs比例不同，表明Cu2O與MWNTs之間存在強(qiáng)相互作用。 Cu2O-MWNTs復(fù)合體

6、的活性黑染料光催化降解模擬試驗(yàn)表明，在中性和微酸性環(huán)境，脫色率高達(dá)90.7％以上，高于單一試劑Cu2O（68.2％）。 紫外光譜分析表明，染料活性黑K-NB在Cu2O/ MWNTs催化劑的光催化反應(yīng)過程中確實(shí)發(fā)生了降解，并且催化劑效果較好。 上述研究結(jié)果表明，選用酸性條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的大比表面積材料作為載體，用硝酸銅或醋酸銅等為原料，在堿性條件下，可以有效地把Cu2O負(fù)載到載體表面上。Cu2O與載體表面間的相互作用致使Cu