纳米氧化亚铜的形貌控制合成及光催化降解有机染料的研究进展

回顾了近年来不同形貌Cu₂O纳米晶体、Cu₂O纳米笼和纳米骨架的合成及最新研究进展,着重介绍了一维Cu₂O纳米材料的合成过程,比较了不同形貌Cu₂O的制备方法并指出了合成的关键步骤。比较了不同形貌Cu₂O晶体的光催化性能,总结指出具有更多高活性{110}晶面或高指数晶面的Cu₂O晶体有显著的光催化性能。最后总结了不同形貌Cu₂O的控制合成方法,指出Cu₂O的可控合成机理研究、非传统多晶面的Cu₂O及具有完整晶面Cu₂O纳米笼的合成是未来的研究重点;提出Cu₂O在光催化领域的主要问题是稳定性较差且光催化效率不高。     

Cu2O光腐蚀机理及抑制方法研究进展

介绍了一些有关抑制Cu₂O光腐蚀的最新研究进展。通过改变晶体形貌,发现(110)和(111)面相对于(100)面具有更好的光催化活性;通过控制晶体粒径,表明与纳米粒子相比,微晶Cu₂O的稳定性更好;通过构建异质结结构,可以有效地将电子或空穴从Cu₂O光催化剂中分离,增强了Cu₂O的光稳定性。以上策略的共同点都是改善载流子从Cu₂O到反应物或其他催化剂的转移,以避免载流子在颗粒内聚集,从而达到抑制Cu₂O光腐蚀的目的。认识与光腐蚀有关的载流子迁移过程及影响因素对于优化Cu₂O及复合光催化剂设计以提高性能至关重要。     

pn型Cu2O/CdS纳米线的制备及性能

采用电沉积法,在AAO模板中成功制备出pn型Cu₂O/CdS纳米线阵列。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射分析（XRD）对样品的形貌和结构进行表征,利用光照开路电位测试和光吸收光谱测试对Cu₂O/CdS纳米线的性能进行了研究。纳米线的直径约100 nm,与AAO模板孔径相同,XRD结果表明Cu₂O/CdS纳米线由立方晶系的Cu₂O和立方晶系与六方晶系混合晶系的CdS组成。Cu₂O/CdS纳米线的光响应性能增强。在Xe灯照射下Cu₂O/CdS纳米线表现出良好的光催化性能,光照7 h后,Cu₂O/CdS纳米线对罗丹明B的降解效率达到66.02%。     

物理性能差异对Cu2O及其复合材料催化性能的影响

Cu₂O是一种典型的p型半导体材料，其带隙宽度约为2.1 eV、太阳能转换的理论效率为18%，在光催化领域，如有机污染物降解、光解水制氢、CO₂还原或转化、能量转换和传感等方面有重要应用；此外，由于Cu₂O具有无毒、成本低、易合成、含量丰富等优点，因而具有较大的实用价值。近年来，研究人员对Cu₂O及Cu₂O基复合材料的合成、光催化性能以及影响性能的因素进行了深入广泛的研究。但关于物理性能差异对Cu₂O及其复合材料催化性能影响的研究及综述仍然不多，因而对其进行总结讨论具有重要意义。总结并分析了氧化亚铜及其复合材料的比表面积、活性物质负载量、微观形貌、晶型等物理性能对催化性能的影响，以期为各类新型高性能催化材料的理论设计和应用研究提供有益参考。     

Cu2O基复合材料光降解罗丹明-B性能研究

室温下通过液相反应合成了Cu₂O/C₃N₄和Cu₂O/r-GO（还原石墨烯）两种复合材料。采用XRD、SEM对它们进行物相表征,并分别研究它们在可见光下的光催化降解罗丹明-B性能。与纯Cu₂O粉末相比,两种复合光催化剂性能都显著提高,这归功于复合材料中C₃N₄和/r-GO降低了光生电子和空穴的复合湮灭。Cu₂O/r-GO光催化剂中面积较小薄层石墨烯片根植于Cu₂O立方体中,起到了转移光生电子的作用。高比表面积C₃N₄不仅起到了分散作用,可能也作为可见光光催化剂与Cu₂O形成异质结。     

可见光下Cu2O/TiO2催化臭氧氧化头孢曲松钠性能研究

抗生素是治疗各种传染病的常用药物,但残留在水环境中的抗生素会对生态系统造成威胁。因此,探索去除水环境中抗生素的有效方法具有重要意义。由于光催化臭氧氧化技术可以高效降解和矿化水体中的污染物,该技术受到广泛关注。本工作通过浸渍-化学还原法制备Cu₂O/TiO₂复合材料并将其作为可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠(CRO)的催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪(BET)和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)对Cu₂O/TiO₂形貌结构和光学性能进行表征,考察了Cu₂O/TiO₂配比、Cu₂O/TiO₂投加量、臭氧浓度、头孢曲松钠初始浓度、溶液初始pH值等因素对可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠的影响。结果表明,Cu₂O对TiO₂的掺杂改性使材料孔容和平均孔径增大,能带宽度减小,...     

氧化亚铜及其复合防污剂研究进展

概述了海洋生物污损及其危害、防治常用的方法、化学防污涂料法发展简史及所用的主要防污剂、传统的Cu₂O防污涂层存在的主要问题、Cu₂O防污原理;详细介绍了不同形貌Cu₂O、纳米Cu₂O、多种Cu₂O复合材料及其防污性能等近年来的研究进展。     

复合材料Au/Cu2O的合成及其光催化CO2还原为CO活性研究

采用多元醇法制备不同质量百分比Au/Cu₂O催化剂，通过SEM、TEM、XPS等手段对复合材料的理化性质进行表征。在紫外-可见光照射下进行CO₂光还原实验研究。光还原实验表明，与纯Cu₂O相比，3%Au/Cu₂O具有优良的光催化性能。反应4 h后CO产量可达3.5μmol/g,比纯Cu₂O的产量高1.4倍。通过对其光学和电化学性能进行测试表明3%Au/Cu₂O的各项性能均优于纯Cu₂O。这归因于Au/Cu₂O催化剂光吸收性能的提高及Au纳米粒子作为助催化剂捕获Cu₂O堆积的多余电子从而促进催化剂光生载流子的分离与迁移，使得催化性能大大提高。     

氧化亚铜光催化剂性能提升及增强机制的研究进展

Cu₂O是目前最有潜力的可见光光催化剂之一,在太阳能电池、一氧化碳氧化、光催化剂、传感器、化学模板等方面有着广泛的应用。然而,Cu₂O光生电子-空穴对具有容易复合、易发生光腐蚀、稳定性不好等特性,使其在实际应用上面临很大的挑战,因此如何有效地提高Cu₂O的光催化性能成为国内外研究者关注的焦点。首先,本文围绕Cu₂O半导体的形貌控制、杂原子掺杂以及构建半导体异质结这三方面对Cu₂O光催化性能的提升进行系统阐述,其中构建半导体异质结是提升Cu₂O光催化性能最有效的方法,Cu₂O与贵金属、金属氧化物以及碳材料构成的复合半导体异质结均有效地提高了Cu₂O的光催化活性;其次,从复合半导体异质结、肖特基结以及Z-scheme机制三方面分析并讨论了Cu₂O光催化增强机制;最后对Cu₂O基纳米复合材料在电子结构、界面性质以及表面负载的成分和厚度等方面的研究进行了展望。     

基于氧化亚铜光电极的制备及其光电化学性能的研究进展

氧化亚铜（Cu₂O）因具有合适的带隙、光响应好、价格低廉等优点,在光电化学（PEC）分解水和还原CO₂等领域引起广泛关注,是最重要的PEC光电极材料之一。本文回顾了近年来基于Cu₂O光电极的制备方法,如电化学法、物理沉积法、滴涂法、热氧化法、化学浴沉积法等,同时对不同的制备方法进行了比较。本文对基于其他过渡金属氧化物半导体材料来制备PEC光电极也具有一定的参考价值。另外,由于Cu₂O材料本身在电解液中易发生光腐蚀,光稳定性差,使得Cu₂O光电极在PEC上的应用受到很大限制。本文综述了表面修饰、半导体复合等改性手段来提高Cu₂O光电极的光稳定性,改善其PEC性能。最后指出Cu₂O光电极未来的研究重点在于探索新的电极制备方法、开拓新的改性手段以及多种改性手段的综合运用,从而进一步提高其PEC性能和应用前景。     

pn型Cu2O-WO3的制备及光催化性能

采用高温水热法和共沉淀法制备了不同摩尔比的pn型Cu₂O-WO₃复合半导体材料。并利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品的形貌特征和晶格结构进行表征。表征结果显示,复合材料由立方相的Cu₂O和六方相的WO₃组成。与纯WO₃物质相比,Cu₂O-WO₃复合半导体材料的紫外吸收边界发生显著红移,在可见光波长范围内的光吸收明显增强,展示出优良的光电流响应性能。以罗丹明B（RhB）溶液的光降解表征材料的光催化性能的过程中,在可见光下光照8h后,相较于WO₃和Cu₂O仅为22.2%和45.2%的光降解率,摩尔比为1∶2的Cu₂O-WO₃复合物的降解效率达到了90.6%。     

Ag/Cu耦合催化剂的Cu晶面调控用于电催化二氧化碳还原

电催化二氧化碳还原是降低大气中二氧化碳浓度和缓解温室效应的有效方法。然而，将CO₂电还原为具有高附加值和高能量密度的碳氢化合物或燃料(C₂₊产物)仍然具有十足的挑战性。为了降低大气中二氧化碳浓度和将其转换为有价值的工业品，本文通过优化Ag/Cu耦合催化剂中Cu的晶面，有效地促进了其还原CO₂至C₂H₄和C₂H₅OH等C₂₊产物。利用暴露Cu₂O(100)晶面的Ag/Cu₂O-(100)，暴露Cu₂O(111)晶面的Ag/Cu₂O-(111)以及具有Cu₂O(100)和(111)晶面的Ag/Cu₂O-(100/111)还原制备得到了三种具有不同Cu晶面的Ag/Cu耦合催化剂。控制Cu/Ag比均为30∶1，采用H型电解槽，在CO₂饱和的0.1mol/L KHCO     

三元复合物Ag/Cu2O/g-C3N4的制备及其光催化降解和抗菌性能研究

以尿素、硫酸铜、乙酸银为原料,采用溶液法制备了三元复合物Ag/Cu₂O/g-C₃N₄,通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-Vis等手段对三元复合物的结构进行了表征;以罗丹明B为模型研究了三元复合物的光催化降解性能,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模型研究了三元复合物的抗菌性能,并探究了三元复合物的光催化降解机理。结果表明,Ag和Cu₂O粒子沉积在g-C₃N₄片层结构上,Ag、Cu₂O和g-C₃N₄三者之间的协同作用使得三元复合物的光催化降解性能和抗菌性能大幅提高。为构建用于实际水体污染处理的g-C₃N₄基复合材料提供了新思路。     

气流磨制备微纳米氧化亚铜及其防污性能研究

采用气流磨处理工业级 Cu₂O,可有效减小颗粒粒径和分布范围,得到平均粒径约为 0.98 μm的微纳米 Cu₂O;通过抑菌、抑藻、铜离子渗出速率、浅海浸泡等试验探讨了微纳米Cu₂O防污性能。结果表明：相对于工业级 Cu₂O,微纳米 Cu₂O的 24 h抑菌、抑藻率可分别提升约 28.82%和 21.82%,使防污涂料具有更优异的实海综合应用性能和防污性能;相对于纳米级 Cu₂O,基于微纳米 Cu₂O的防污涂层具有更稳定、可控的铜离子渗出性能,避免了因纳米 Cu₂O引起的前期铜离子“暴释”而导致的资源浪费,以及后期铜离子渗出率不足而导致的防污效果欠佳等缺陷。     

绿茶水热还原制备微纳米金属铜

以绿茶茶水兼为溶剂和还原剂,采用水热法直接还原制备出不同形貌的微纳米金属Cu粉,同时研究了pH、茶水浓度（茶粉与水的质量比）、水热温度以及TiOSO₄对微纳米Cu的相纯度和颗粒形貌的影响。研究结果表明:在pH=3～12、m(茶)∶m(H₂O)=1∶100,反应温度为200℃的条件下,均可得到聚集态的球状金属Cu;降低茶水的浓度或反应温度,产物中存在Cu和Cu₂O两相,且随着茶水浓度或反应温度的降低,产物中Cu₂O的相对含量均逐渐升高;另外,在一次水热合成获得的单相Cu₂O中加入0.1gTiOSO₄并经过200℃、24h二次水热处理后,制备出长度为10～40μm、直径为0.4～0.9μm的一维棒状金属Cu。     

可见光催化剂改性粘胶基活性炭纤维脱硫脱硝试验

采用水合肼还原法制备了TiO₂/Cu₂O复合光催化剂，并将其负载在活性炭纤维(ACF)上。利用SEM、XPS、BET和XRD分析了催化剂的性能变化和反应行为。考察了催化剂对NO和SO₂的去除效率。结果表明，TiO₂/Cu₂O改性后ACF的孔径减小。表面官能团包括石墨碳和羰基的增加，提高了活性炭纤维对NO和SO₂的吸附能力。在可见光下，当温度为40℃时，TiO₂/Cu₂O脱硫脱硝效率最高，分别为90%和60%。     

双膜强化类Fenton工艺处理制浆废水的研究

类Fenton工艺又称非均相Fenton工艺,主要用于降解废水COD,可避免传统Fenton工艺产生的铁泥问题,但双氧水利用率尚有待提高。采用1个陶瓷膜分布H₂O₂,另1个陶瓷膜分离催化剂,构成双膜促进的非均相Fenton新工艺,考察了不同催化剂对制浆废水中COD的降解效果,优化了H₂O₂进料速率和反应渗透通量,分析了催化剂的稳定性和陶瓷膜污染情况。结果表明,自制立方体结构的Cu₂O对制浆废水中COD降解效果最佳,当Cu₂O添加量为1 g·L^-1,H₂O₂加入量为0.8 ml·L^-1,反应温度为30℃,反应渗透通量为137 L·m^-2·h^-1时,RO（Ⅰ）～RO（Ⅳ）4种废水的COD降解量分别为11、130、291和417 mg·L^-1,H₂O₂的利用率分别为9%、106%、232%、334%,H₂O₂利用率大于100%的主要原因是废水中大量的氯离子与铜催化剂作用产生氯自由基参与了降解反应,COD降解量与Cl-含量呈现线性关系,并且COD降解率随膜渗透通量的减小而增大。360 min的连续运行表明陶瓷膜分布器在非均相Fenton反应过程中会形成可逆滤饼层,膜污染较小,COD降解率稳定保持在65%以上。随着制浆废水中盐浓度的增大,Cu₂O催化剂稳定性变差,Cu离子的溶出量增大。陶瓷膜可以强化非均相Fenton工艺处理制浆废水效果,提高双氧水的利用率和连续运行的稳定性。     

Cu2O/TiO2催化甲醛乙炔化反应的载体效应

以不同温度焙烧的TiO₂为载体,CuCl₂·2H₂O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Cu₂O/TiO₂,借助X射线粉末衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂-物理吸附、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段,研究了TiO₂载体焙烧温度对Cu₂O/TiO₂甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,低温焙烧得到的TiO₂载体以锐钛矿相存在,与Cu₂O物种间具有弱的相互作用,使得Cu₂O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,TiO₂中出现金红石相,Cu₂O与载体间相互作用增强,Cu₂O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。     

Cu2O复合物光催化降解抗生素性能方案研究

当今社会,抗生素被广泛应用在临床医学上,能够对抗人体内的致病菌,治疗细菌等微生物感染导致的疾病,有的抗生素能起到免疫抑制作用。但在广泛使用抗生素的同时却不对抗生素废水进行处理,导致抗生素废水流入河道,河水遭到污染。光催化技术作为处理污染的一种新兴技术,具有绿色环保、成本低的特点,同时也可以降解水中的抗生素。本文使用化学共沉淀法和液相还原法分别制备出CoFe₂O₄单体和Cu₂O/CoFe₂O₄的复合物。将Cu₂O/CoFe₂O₄的复合物作为催化剂降解四环素废水。实验中,通过改变四环素废水浓度、四环素的酸碱度、PMS的用量和催化剂的用量,运用单因素试验法控制变量,从而探索出降解四环素废水的最佳优化条件。     

铜负载量对V2O5-MoO3/TiO2催化剂脱硝协同汞氧化性能的影响

采用浸渍法制备了系列 Cu₂O-V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂,通过固定床反应器考察了不同 Cu₂O 负载量对V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂脱硝协同单质汞(Hg0)氧化性能的影响。结果表明,2% Cu₂O 的引入提高了催化剂的脱硝协同汞氧化性能。采用 BET 和 XRD 对催化剂进行分析,证实 Cu₂O-V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂良好的催化活性与其均匀分散的活性组分有关,与孔道结构没有明显的相关性。