石墨烯—氧化亚铜多面体复合物光催化性能研究

发布时间：2017-09-07 11:09

  本文关键词：石墨烯—氧化亚铜多面体复合物光催化性能研究

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【摘要】：氧化亚铜是一种p-型体心立方结构半导体,禁带宽度2.17eV,拥有丰富的形貌,同时,不同形貌的氧化亚铜多面体表面由不同晶面组成,故其在探究晶面作用对光催化性能的影响方面有着重要的作用。伴随着晶面切割效应的提出,含有{111}晶面的氧化亚铜八面体颗粒可以更好地在其表面汇聚电子,展现出强于{100}晶面立方体氧化亚铜的光催化性能,但是氧化亚铜在光催化环境中并不稳定,其容易被自生与水在光照条件下反应生成的强氧化物质所氧化,生成氧化铜,同时,由于界面电阻的存在,无法充分利用{111}面聚集电子的能力,从而降低了其光催化性能。因此如何有效地利用八面体氧化亚铜{111}晶面汇聚电子的能力,同时又防止其被强氧化物质氧化成为了本论文研究的重点。石墨烯是一种零带隙二维材料,在纳米复合材料中发挥着重要的作用。本文使用还原的氧化石墨烯作为保护材料,利用聚丙烯胺盐酸盐(PAH)有效的将氧化亚铜多面体材料包裹起来,形成石墨烯一氧化亚铜多面体复合结构。通过TEM、SEM的表征,很好地揭示石墨烯与氧化亚铜多面体之间的接触。通过光催化降解甲基橙实验以及循环光催化实验,证实了在包裹石墨烯后,八面体氧化亚铜的光催化性能得到了大幅的提升,同时光催化稳定性得到了很好的保证。由此说明,在晶面切割和包裹石墨烯后,八面体氧化亚铜{111}面在光照下汇聚的电子,被有效的导出到石墨烯柔性导电通道上,降低了氧化亚铜的界面电阻,促进了光催化性能的提升,有效的利用八面体氧化亚铜{111}面汇聚电子的能力；同时由于完美的包裹,石墨烯作为保护层,较好地阻止氧化亚铜与水之间的接触,防止了氧化亚铜的氧化过程。
【关键词】：氧化亚铜 晶面切割 石墨烯 光催化
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-28
• 1.1 氧化亚铜基本性质简介9-13
• 1.1.1 氧化亚铜多面体及制备方法10-12
• 1.1.2 氧化亚铜在光催化降解有机物方面的应用12-13
• 1.2 晶面效应13-19
• 1.2.1 晶面效应对吸附特性的影响13-15
• 1.2.2 晶面效应对光生电子空穴对分离的影响15-17
• 1.2.3 晶面效应在光电化学分解水方面的应用17-19
• 1.3 氧化亚铜多面体光催化性能研究现状19-22
• 1.4 本论文的主要研究内容和思路22-24
• 参考文献24-28
• 第二章 石墨烯-氧化亚铜多面体复合物制备及表征28-40
• 2.1 引言28-29
• 2.2 Cu_2O多面体颗粒的制备29-30
• 2.2.1 实验药品及实验器材29
• 2.2.2 Cu_2O多面体粉末制备过程29-30
• 2.3 石墨烯-氧化亚铜多面体复合物的制备30-31
• 2.3.1 Hummers法制备氧化石墨烯30
• 2.3.2 石墨烯与氧化亚铜多面体的复合30-31
• 2.4 氧化亚铜多面体及石墨烯-氧化亚铜多面体复合物表征31-35
• 2.4.1 表征方法及仪器31
• 2.4.2 氧化亚铜多面体的表征31-33
• 2.4.3 石墨烯氧化物及石墨烯-氧化亚铜多面体的表征33-35
• 2.5 本章小结35-37
• 参考文献37-40
• 第三章 石墨烯-氧化亚铜多面体复合物光催化性能研究40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 光催化活性测试40-45
• 3.3 石墨烯与晶面切割效应协同作用机制分析45-49
• 3.3.1 电化学阻抗谱分析46-47
• 3.3.2 稳定性测试与分析47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 参考文献50-52
• 第四章 总结和展望52-54
• 4.1 总结52-53
• 4.2 展望53-54
• 致谢54-56
• 硕士期间已发表论文56-57

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