第一章 绪论

氧化亚铜作为可见光光催化剂在实际应用中还存在各种各样的问题，例如制备过程繁琐复杂，能耗高，效率低，另外在应用过程还存在催化剂分离回收困难、循环利用率低和电子空穴容易复合等问题，造成光催化效率低下。 因而，人们开始对氧化亚铜的制备方法进行深入研究，同时通过各种改性技术来解决催化剂分离回收困难、循环利用率低和氧化亚铜电子空穴容易复合的问题，从而提高其光催化效率。因而，寻求更简单温和的方法制备Cu2O以及对Cu2O进行改性以制备高催化活性的可见光光催化剂是目前一项重要的研究课题。氧化亚铜的禁带宽度较窄，在2.0 eV左右，所以说它可以在可见光的照射下，生成光生电子和空穴对，是一种新型的可见光光催化剂[2]。其具体的光催化原理是：当以光子能量大于或者等于Cu2O的能带隙的光照射到Cu2O光催化剂上时，Cu2O价带上的电子受到激发，跃迁到到它的导带上，从而形成了电子（e-）-空穴（h+）对，并向Cu2O催化剂表面进行迁移，在Cu2O-H2O体系中，就会在其表面发生一系列的化学反应，反应生成具有强氧化能力的•OH自由基和O2-•。具有强的氧化能力的•OH自由基和O2-•会将污染物氧化，并终生成CO2、H2O和还原产物等无害的物质。如图1.1所示： 

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第二章 改进的固相法制备Cu2O 纳米晶及其 光催化性能的研究

2.1  引言

本文正是对原有的固相法进行改进，旨在找到更简便、节能和高效的方法来制备Cu2O纳米晶。实验过程中采用Cu2(OH)2CO3和H2C2O4•2H2O为原料，采用固相法通过球磨和煅烧两步制备出Cu2O纳米晶粒。具体实验过程包括两步：先是将反应物按一定摩尔比混合，进行球磨反应，然后将球磨后得到的中间产物在一定温度下煅烧，即可得到Cu2O纳米晶粒。在整个反应的过程中，不需要加入任何溶剂、添加剂、氧化剂或是还原剂。相比以往的固相法制备纳米Cu2O，本文最大的创新点在于：球磨后得到的副产物是小分子的CO2和H2O，它们很容易在球磨或煅烧过程就逸出，因而不需要繁杂的水洗、离心和干燥等一系列的过程，大大地简化了操作流程。同时，我们还进一步研究了球磨时间和煅烧时间等因素对产物的影响。并考察了所制备纳米Cu2O的光催化性能。另外，本实验思路还可以应用到其他纳米材料的制备。

2.2  实验部分

采用BL-GHX光化学反应器进行光催化性能测试，以500 W的Xe灯作为光源，选择甲基橙作为降解物质。具体操作过程如下：称取0.25 g Cu2O粉末，将其加入到100 mL 20  mg/L的甲基橙溶液中。在光照之前，先将上述悬浮液置于黑暗环境中进行剧烈的磁力搅拌，以达到光催化剂和甲基橙之间的吸附/脱附平衡。然后进行光照，每隔一段时间进行取样，采用722分光光度计在464 nm处测定经离心分离后得到的上层清液的吸光度，并最终计算出甲基橙水溶液的降解率η： η = A/A0，A0和A分别代表甲基橙水溶液反应前后的吸光度值。

第三章  界面还原法制备纳米...............32

3.1  引言 .............................32

3.2  实验部分 ...................................................33

3.2.1 试剂和仪器 ............................33

第四章 Cu2O/AC 光催化剂的制备及其光催化性能的研究...............................44

4.1  引言 .................................44

4.2  实验部分 .....................................................44

4.2.1  试剂和仪器 ..........................44

第五章  溶剂热法制备可见光响应的 Cu2O/ZnO 纳米复合物...........................52

5.1  引言 ......................................................52

5.2  实验部分 .......................................................53

5.2.1  试剂和仪器 ............................................................53

第六章 低温固相法制备Cu2O/Bi2O3纳米复合物及其 光催化性能的研究

6.1  引言

低温固相化学反应是上世纪80年代一种新的合成方法，其最大的特点是反应温度为室温或接近室温，因而可以很好的避免高温固相反应对设备要求高和能耗高等不足，具有操作简单和易于控制等特点[14]。目前，人们已经采用低温固相法制备出多种单一的化合物[15-17]，但是有关复合物的制备还很少见于文献报道。本文以CuCl，Bi(NO3)3•5H2O和NaOH为原料，采用低温固相反应合成方法成功制备出结晶良好的Cu2O/Bi2O3纳米复合物。同时研究了球磨时间和CuCl/Bi(NO3)3•5H2O摩尔比对产物的影响。该方法不仅有效的降低了Cu2O/Bi2O3纳米复合物结晶的温度，也顺应了当前对材料合成化学绿色化的要求，具有操作简单、节能高效和易于控制等优点，为Cu2O/Bi2O3纳米复合物的合成提供了一种新的方法。

6.2  实验部分

采用BL-GHX光化学反应器对所得Cu2O/Bi2O3纳米复合物进行光催化性能测试。测试中，以500 W的Xe灯作为光源，选择罗丹明B作为被降解物质。具体实验过程如下：量取80 mL 5 mg/L的罗丹明B溶液，加入1.0 g/L的Cu2O/Bi2O3粉末。在光照之前，先将上述悬浮液置于黑暗环境中进行剧烈的磁力搅拌，从而达到光催化剂和罗丹明B之间的吸附/脱附平衡。然后进行光照，每隔一段时间进行取样，采用722分光光度计在552 nm处测定经离心机分离后得到的上层清夜的吸光度，并最终由η = A/A0（A0和A分别代表罗丹明B水溶液反应前后的吸光度值）来计算罗丹明B水溶液的降解率η。

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第七章 主要结论与展望

本论文以氧化亚铜为研究对象，一方面对氧化亚铜的制备方法进行改进和优化，使其更加高效和简便；另一方面为了方便氧化亚铜粉末光催化剂的分离回收并循环利用和提高其光催化性能，也采用简单高效的方法，通过负载或复合化等手段对其改性。综合以上的研究，得出主要结论如下： 1、采用改进的固相法，以Cu2(OH)2CO3和H2C2O4•2H2O为原料，通过球磨和煅烧两步制备出Cu2O纳米晶。相比以往的固相法制备纳米Cu2O，本方法最大的创新点在于：球磨后得到的副产物是小分子的CO2和H2O，它们很容易在球磨或煅烧过程就逸出，因而不需要繁杂的水洗、离心和干燥等一系列的过程，大大地简化了操作流程。球磨时间和煅烧时间等因素对产物均有一定的影响，另外，氧化亚铜在可见光的照射下对甲基橙有很好的降解，光照2 h后可以达到88.7%的降解率。另外由于Ca(OH)2是一种大分子物质，在产品分离过程中只需简单的抽滤就可以实现产品高效的分离，操作起来更加方便。实验还进一步研究了反应温度、反应时间和反应物浓度等因素对Cu2O结晶程度和晶粒大小等的影响。

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参考文献（略）