Cu2O的制備及催化降解性能研究

謝艷春 姚巡（西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都610031）

Cu2O的制備及催化降解性能研究

謝艷春 姚巡（西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都610031）

采用液相還原法制的催化備了納米尺寸的Cu2O材料，研究了不同反應(yīng)溫度對其形貌及催化降解性能的影響。研究結(jié)果表明，不同反應(yīng)溫度對Cu2O納米材料的形貌有很大的影響，其催化降解性能亦有明顯的差異。當(dāng)反應(yīng)溫度為60°C時，所制備的樣品在無光下降解性能最佳，可達到89.1%。

Cu2O；反應(yīng)溫度；催化降解

Cu2O是一種窄帶隙的半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為2.17eV[1],是一種能被可見光激發(fā)的半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。其制備方法有電沉積法[2]、蒸鍍法[3]，溶劑熱法及液相還原法[4]等方法，本文采用能耗小、易于控制的液相還原法制備得到了形狀規(guī)則的Cu2O納米材料。

1 實驗

配制5份40 ml 1mol/L的CuSO4·5H2O溶液，分別調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度至40°C、50°C、60°C、70°C和80°C，各快速加入20 ml 5mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌10分鐘。再緩慢加入40 ml 2mol/L的葡萄糖溶液，攪拌60分鐘。將所得的紅色混合物用蒸餾水和乙醇各清洗數(shù)次，離心，干燥。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的物相分析（XRD）

圖1為不同反應(yīng)溫度下制備的Cu2O納米材料的XRD圖譜，S1到S5分別為40°C、50°C、60°C、70°C和80°C下制得的樣品。由圖1可以看出，衍射角2θ為29.54°、37.00°、42.61°、62.44°、74.40°及77.61°處出現(xiàn)的衍射峰與Cu2O晶體的標(biāo)準(zhǔn)衍射峰(JCPDS no.65-3288)相匹配。沒有其他物質(zhì)的峰出現(xiàn)，說明制得的樣品均為純的Cu2O樣品。

圖1 不同反應(yīng)溫度下制備的Cu2O的XRD譜圖

2.2 樣品的微觀形貌分析（SEM）

圖2為不同反應(yīng)溫度下制備的Cu2O納米材料的微觀形貌圖，可以看出，反應(yīng)溫度為40°C時制備的樣品S1為規(guī)則的球形。隨著反應(yīng)溫度的升高，其形貌發(fā)生變化，Cu2O微球上逐漸出現(xiàn)凸起，溫度升至60°C時表面凸起比較明顯。在此基礎(chǔ)上再升高溫度，球型Cu2O逐漸變?yōu)榱⒎襟w。

圖2 不同反應(yīng)溫度下制備的Cu2O的SEM圖

2.3 催化降解性能研究

本文通過在無光條件下催化降解甲基橙溶液來研究所制備的Cu2O樣品的催化降解性能。圖3為不同反應(yīng)溫度下制備的Cu2O納米材料的催化效果圖，可以看出，反應(yīng)溫度為60°C時制備的樣品即S3的催化降解性能最好，24h可達到89.1%，這

可能與其特殊的表面形貌有關(guān)，球形表面的凸起增加了催化材料與甲基橙的接觸面積，故其催化降解性能提高。而40°C及50°C下制備的樣品的催化降解效率較70°C

圖3 不同反應(yīng)溫度下制備的Cu2O的催化效果圖及60°C下制備樣品的降解全譜圖

和80°C下制備的樣品相比，催化降解效率較高，即溫度較高的情況下制備的Cu2O納米材料的催化降解效率反而比較低。這可能是由于其形貌的變化引起的，當(dāng)溫度升高時，Cu2O納米球逐漸變?yōu)榱⒎襟w，其表面積減小，與甲基橙的接觸面積也隨之減小，導(dǎo)致其催化降解效率降低。

3 結(jié)語

本文通過液相還原法制備了Cu2O微納米材料，研究了不同反應(yīng)溫度下制備的樣品在無光下對甲基橙的催化降解性能。結(jié)果表明，不同的反應(yīng)溫度對Cu2O的形貌影響較大，當(dāng)反應(yīng)溫度為60°C時制備的Cu2O樣品的催化降解性能最佳，可達到89.1%。

[1]Zhang X,Song J,Jiao J,et al.Preparation and photocatalytic activity of cuprous oxides[J].Solid State Sciences,2010,12(7):1215-1219.

[2]Huang L,Wang H,Wang Z,et al.Cuprite nanowires by electrodeposition from lyotropic reverse hexagonal liquid crystal?line phase[J].Chemistry of materials,2002,14(2):876-880.

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謝艷春（1991-），女，漢，甘肅，西南交通大學(xué)，碩士研究生，研究方向:功能材料，姚巡，西南交通大學(xué)，功能材料