脱合金法半导体材料的制备及光催化性能的研究

发布时间：2021-03-23 00:53

　　Cu₂O是一种理论光电转化效率高、可见光响应、无毒、制备成本低廉的具有发展前景的光催化剂,但在实际应用中存在光催化失活、光催化效率低的问题。本论文以结构均匀的非晶态合金为前驱体,采用脱合金的方法制备了Cu/Cu₂O和Cu/Cu₂O/TiO₂异质结复合半导体材料,有效抑制了光生电子空穴对的复合、提高了循环稳定性,并且产物容易回收。以Cu-Zr非晶态合金条带为前驱体,研究了前驱体成分、腐蚀液种类、腐蚀液温度、腐蚀时间对脱合金产物和光催化性能的影响。分析表明,不同前驱体成分下,Cu₅₀Zr₅₀的样品表面出现了较为均匀的多孔结构,且具有最大的比表面积20.49 m²/g。改变腐蚀液种类,前驱体仅在HCl溶液中能发生腐蚀。升高腐蚀液温度,产物的非晶峰逐渐减弱,Cu的衍射峰逐渐增强,仅在25℃下有Cu₂O的物相出现。延长反应时间,氧化亚铜的结晶峰逐渐增强,10 h的样品催化性能最为优异,催化降解MB 120 min内达到70... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

TiO2光催化机理下面我们以TiO2为例进行光催化过程的描述[18]

半导体复合按其电导性质的差异来进行划分，可分成半导体-绝缘体复合、半导体-导体复合两类[16]。(1)半导体与绝缘体复合，绝缘体一般起载体作用，所以这部分内容在此陈述，将移至在载体效应中进行讲解；(2)半导体与半导体复合又可以根据其载流性质的差异进行划分，可分成 p-p 型、n-n 型（前两类称为同型异质结）和 p-n 型（后称为反型异质结）[16]。下面以 Cu2O/TiO2复合半导体为例对其光催化机理进行简单的析。TiO2的带隙能为 3.2 eV，Cu2O 的带隙能为 2.02 eV，且 Cu2O 的导带（CB）位置于 TiO2的。如图 1-3 左所示，在足够大的能量照射时，TiO2和 Cu2O 同时被激发，发带隙间的跃迁。由于导带（CB）和价带（VB）能级的差异，ecb-聚集在 TiO2的 CB 上，b+聚集在 Cu2O 的 VB 上，ecb-和 hvb+得到有效的分离，从而提高其催化性能。当入射光量较小时（λ=500 ~ 700 nm），TiO2未被激发，只存在 Cu2O 发生带间跃迁，Cu2O 的b-传输至 TiO2的 CB 上，使得 ecb-和 hvb+得到有效分离，拓宽 TiO2的吸收波长，提高样的催化性能（如图 1-3 右）[22]。

2催化剂。图1-4 (a)TiO2纳米管表面形貌，(b)TiO2/Cu2O 复合纳米管表面形貌，(C)TiO2纳米管截面形貌[26]；近些年，对 Cu2O/ZnO 复合材料的研究逐渐增多。H. Wei 等人[27]通过电化学沉积的方法在PEC上合成纳米管Cu2O/ZnO 复合薄膜。X. Zou 团队[28]在ZnO纳米杆上沉积Cu2O颗粒合成出异质结复合材料，样品在可见光条件下去除 MO 5 h 可以达到 90 %，3 次循环测试过后样品仍能保持有 59.4 %的降解效率。T. Jiang 等人[29]在不同 pH 值下以 CuSO4为铜源、以 ZnO 纳米杆阵列为载体，通过水热沉积法将 Cu2O 沉积在 ZnO 上，制备出Cu2O/ZnO 纳米杆阵列复合材料


本文编号：3094809