三维铜网光催化剂的制备与光催化降解VOCs研究
发布时间：2020-12-10 08:51
光催化技术是一种高效、环保的去除挥发性有机污染物（Volatile Organic Compounds,简称:VOCs）的技术。三维定向的结构易于VOCs和O2的扩散,有利于光子的吸收。以有效利用太阳光,长期有效去除室内VOCs为目标,针对粉体催化剂难以固定,在催化降解污染物过程中易失活等难点,通过简单的阳极氧化技术和牺牲模板法,金属网上原位生长能响应长波段光的半导体光催化剂。铜网以其本身较为廉价、导电的特性,其相应的半导体光催化剂是当下研究的热点。本研究通过简单的方法制备三维铜网光催化剂并应用于室内代表性污染物甲苯和甲醛的降解。以商业铜网为Cu源,原位生长半导体。具体研究内容如下:（1）通过阳极氧化和自生长过程合成三维氧化亚铜纳米线（Cu2O NWs/Cu网）光催化剂。施加直流电源在Cu网上沉积Cu颗粒,然后利用阳极氧化法,NaOH溶液为电解液,施加0.5 V的电压氧化1 h后得到Cu2O NPs/Cu网。经过24 h的自生长和高温煅烧,得到了开放式三维单晶纳米线,标记为Cu2O NWs/Cu网。...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化原理图：(a)光催化剂光照后产生电子空穴对（CB=导带，VB=价带），(b)光催化剂表面的空穴与电子复合，(c)光催化剂体相内空穴与电子复合，(d)光催化剂表面
图 1-2 光催化分解水原理图Fig. 1-2 Schematic diagram of photocatalytic decomposition water传统能源的耗竭，和它产生大量污染物的缺点，人类对它渐渐失去青睐。氢气作为一种高效，无污染和能效高的能源，具备了清洁能源的所有特点，因此它是一种重要的清洁能源。在实验当中，催化剂吸收太阳光中的能源，作为媒介将太阳光能传导给水，由此水当中就会产生光解作用。如图 1-2 所示，在半导体能带位置，太阳光照射后产生光生电子从价带迁移至导带，电子与水中的 H+反应生成氢气。2、液相污染物光催化降解该技术是利用半导体催化剂本身的光电特性，通过照射激活表面，从而加速光的化学反应过程。由于半导体颗粒充当了氧化还原反应的电子传输体，因此产生的光生电子与空穴可以直接与大多数有机物发生氧化还原反应。或者与液体环境中的 O2、H2O 等反应生成活性物种。研究表明，如 TiO2光催化剂可以降解液相中的芳烃[23, 24]、染料[25, 26]、抗生素[27, 28]等污染物。
图 1-3 光催化降解污染物原理图Fig. 1-3 Schematic diagram of photocatalytic degradation pollutant1.3 纳米氧化亚铜和铜基硫属概述1.3.1 氧化亚铜概述1.3.1.1 Cu2O 的性质氧化亚铜(Cu2O)是一种继 TiO2之后无毒、价格低廉、稳定性良好的多晶态 p型半导体光催化剂。而决定 Cu2O 是 p 型还是 n 型的关键是取决于 Cu2O 晶体中Cu 空位密度和 O 空位密度。当 Cu2O 晶体中的 Cu 空位密度较大时，Cu2O 表现为 p 型，O 空位密度较大时，表现为 n 型[32, 33]。Cu2O 是铜的低价态氧化物，禁带宽度约为 2.17 eV。在可见光照射下，能够产生光生载流子，最大化地提高了对太阳光的利用。Cu2O 由于不同的制备方法和颗粒尺寸会表现出不同的颜色。其基本性质如表 1-1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2纳米带制备及光催化降解气相甲苯研究[J]. 吴淑娜,蒋燕,陈清华,辛言君. 环境科学与技术. 2018(09)
[2]氮化碳的制备及光催化分解水制氢性能研究[J]. 韩莹莹,何伟培,李泊林,李泽胜,李德豪. 合成材料老化与应用. 2018(04)
硕士论文
[1]非化学计量硒化铜纳米颗粒的可控制备及其LSPR性质和催化性质的研究[D]. 列少青.西南大学 2014
本文编号：2908422
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化原理图：(a)光催化剂光照后产生电子空穴对（CB=导带，VB=价带），(b)光催化剂表面的空穴与电子复合，(c)光催化剂体相内空穴与电子复合，(d)光催化剂表面
图 1-2 光催化分解水原理图Fig. 1-2 Schematic diagram of photocatalytic decomposition water传统能源的耗竭，和它产生大量污染物的缺点，人类对它渐渐失去青睐。氢气作为一种高效，无污染和能效高的能源，具备了清洁能源的所有特点，因此它是一种重要的清洁能源。在实验当中，催化剂吸收太阳光中的能源，作为媒介将太阳光能传导给水，由此水当中就会产生光解作用。如图 1-2 所示，在半导体能带位置，太阳光照射后产生光生电子从价带迁移至导带，电子与水中的 H+反应生成氢气。2、液相污染物光催化降解该技术是利用半导体催化剂本身的光电特性，通过照射激活表面，从而加速光的化学反应过程。由于半导体颗粒充当了氧化还原反应的电子传输体，因此产生的光生电子与空穴可以直接与大多数有机物发生氧化还原反应。或者与液体环境中的 O2、H2O 等反应生成活性物种。研究表明，如 TiO2光催化剂可以降解液相中的芳烃[23, 24]、染料[25, 26]、抗生素[27, 28]等污染物。
图 1-3 光催化降解污染物原理图Fig. 1-3 Schematic diagram of photocatalytic degradation pollutant1.3 纳米氧化亚铜和铜基硫属概述1.3.1 氧化亚铜概述1.3.1.1 Cu2O 的性质氧化亚铜(Cu2O)是一种继 TiO2之后无毒、价格低廉、稳定性良好的多晶态 p型半导体光催化剂。而决定 Cu2O 是 p 型还是 n 型的关键是取决于 Cu2O 晶体中Cu 空位密度和 O 空位密度。当 Cu2O 晶体中的 Cu 空位密度较大时，Cu2O 表现为 p 型，O 空位密度较大时，表现为 n 型[32, 33]。Cu2O 是铜的低价态氧化物，禁带宽度约为 2.17 eV。在可见光照射下，能够产生光生载流子，最大化地提高了对太阳光的利用。Cu2O 由于不同的制备方法和颗粒尺寸会表现出不同的颜色。其基本性质如表 1-1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2纳米带制备及光催化降解气相甲苯研究[J]. 吴淑娜,蒋燕,陈清华,辛言君. 环境科学与技术. 2018(09)
[2]氮化碳的制备及光催化分解水制氢性能研究[J]. 韩莹莹,何伟培,李泊林,李泽胜,李德豪. 合成材料老化与应用. 2018(04)
硕士论文
[1]非化学计量硒化铜纳米颗粒的可控制备及其LSPR性质和催化性质的研究[D]. 列少青.西南大学 2014
本文编号：2908422
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/2908422.html
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