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上海矽諾國(guó)際貿(mào)易有限公司 2020-07-15 點(diǎn)擊1852次
氧化亞銅Cu2O是一種對(duì)可見(jiàn)光響應(yīng)的P型半導(dǎo)體。Cu2O具有獨(dú)特的光、電、磁性質(zhì)，而且成本低、穩(wěn)定性好、無(wú)毒、光利用率高、光電轉(zhuǎn)化率理論值可達(dá)18%。Cu2O 的禁帶寬度為（2.0~2.2）eV，吸收波長(zhǎng)（400~760）nm，對(duì)太陽(yáng)光具有較高的利
用率，在光催化降解上應(yīng)用廣泛[15]。在光催化處理有機(jī)廢水、清潔抑菌、太陽(yáng)能電池等方面有較大應(yīng)用潛力[16,17]。
2.1 Cu2O 的研發(fā)進(jìn)展
Cu2O的合成方法很多，主要有：電化學(xué)法、溶液法、光化學(xué)合成法、機(jī)械化學(xué)法等。電化學(xué)法在歐美應(yīng)用最廣并已成功商
業(yè)化的方法，具有操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純度高和易于控制等特點(diǎn)[18]。電化學(xué)法又分為電沉積法和陽(yáng)極氧化法。例如，Huang等用陰離子表面活性劑二辛基丁二酸磺酸鈉作為模板形成溶致反六角液晶相[19]，通過(guò)電化學(xué)法制備了Cu2O納米線。溶液法方面，
Alivisatos課題組首先以銅和銅鐵試劑反應(yīng)制備有機(jī)沉淀作為前驅(qū)體，然后在十六胺中進(jìn)行分解，最后制得直徑約為6.6納米的Cu2O納米晶[20]。Hyeon等報(bào)道了另外一種思路，首先利用乙酰丙酮銅在油胺中熱解制備單分散的Cu納米晶，然后Cu納米
晶被氧化成Cu2O，最后得到表面含有一層Cu2O的Cu納米顆粒。此外，采用油/水微乳液法，在非離子表面活性劑存在的情況下，控制還原Cu2+，也可制備納米Cu2O[21]。Luo 等人采用相似的思路，使用非離子表面活性劑Triton X-100，用葡萄糖還原CuCl2，制得了Cu2O納米管[22]。余穎等利用表面活性劑十六烷基三甲基溴化胺作為軟模板，用化學(xué)沉淀法制備了形貌尺寸比較均一的Cu2O納米晶須
2.2 Cu2O 的應(yīng)用
1998 年，納米Cu2O首次被報(bào)道用于光催化劑在太陽(yáng)光下將水分解成，制得氫氣和氧氣，表明納米Cu2O是一種很有潛力的可見(jiàn)光催化劑。接著Cu2O納米材料的光催化性能研究成為熱點(diǎn)，Liu等人研究了納米Cu2O用于印染廢水及硝基苯酚的光催化，發(fā)現(xiàn)有很好的降解作用[24]。Xu等人發(fā)現(xiàn)，納米Cu2O 在光催化降解有機(jī)污染物方面將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景[25]。王立敏等人研究了Cu2O／多壁碳納米管復(fù)合物對(duì)亞甲基藍(lán)染料的降解，在最佳條件下降解2小時(shí)后，降解率達(dá)到了96.7%，且好于單一的Cu2O催化劑的降解效果[26]。Yang等人用電化學(xué)法制備Cu2O 納米晶體[27]，并在紫外光和太陽(yáng)光照射下分別對(duì)甲基橙進(jìn)行光催化降解，結(jié)果表明：當(dāng)催化劑用量為2g/L 時(shí)，紫外光下甲基橙在2小時(shí)內(nèi)的降解率可達(dá)97%，而太陽(yáng)光照射3小時(shí)也可以使降解率達(dá)到同一水平。蔣燕等人使用氧化亞銅/還原石墨烯(Cu2O/rGO)納米復(fù)合光催化劑[28]，發(fā)現(xiàn)對(duì)甲基橙的光催化降解速率較快，光照40分鐘后甲基橙的降解趨于平衡，研究表明：pH=5氧化石墨烯含量為4%的Cu2O/rGO復(fù)合光催化劑對(duì)甲基橙的降解率能夠達(dá)到97.13 %。簡(jiǎn)藍(lán)等人制備的Cu2O/Ag(x)復(fù)合催化劑對(duì)光的吸收可以擴(kuò)展到了整個(gè)可見(jiàn)和近紅外區(qū)[29]，表明Cu2O／Ag(x) 復(fù)合催化劑對(duì)太陽(yáng)光具有非常高的吸收能力。
例如，Cu2O／Ag(0.05)光催化劑在120分鐘內(nèi)黑暗條件下甲基橙(30mg／L) 降解率達(dá)到89.2％．Huang等制備了氧化亞銅@二維氮化硼（Cu2O@ h-BN）復(fù)合催化劑[30]，該催化劑表現(xiàn)出很高的活性，能用于對(duì)硝基苯酚轉(zhuǎn)換成氨基苯酚的反應(yīng)，復(fù)合物中的二維氮化硼本身不能完成此轉(zhuǎn)換反應(yīng)，它的作用是吸附對(duì)硝基苯酚離子，有利于轉(zhuǎn)換反應(yīng)的進(jìn)行。廖偉等人[31]研究了氧化
亞銅／類石墨相氮化碳（Cu2O/g-C3N4）復(fù)合催化劑降解甲基橙的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Cu2O/g-C3N4催化劑能有效利用太陽(yáng)光，電子-空穴得到有效分離；當(dāng)Cu2O與g-C3N4的摩爾比為5∶1時(shí)，Cu2O/g-C3N4催化劑的活性最佳，在可見(jiàn)光下反應(yīng)30分鐘，甲基橙降解率達(dá)84.1%，并具有較好的活性穩(wěn)定性。
當(dāng)然，在光催化降解廢水過(guò)程中，納米Cu2O顆粒（也包括TiO2等其它納米光催化劑）會(huì)殘留在水體環(huán)境中造成二次污染；此外，摻雜改性Cu2O引入的陰陽(yáng)離子，也有可能影響水中生態(tài)系統(tǒng)。為避免二次污染發(fā)生、影響水生生物，一方面應(yīng)使Cu2O
等納米光催化劑負(fù)載化以利于回收（例如負(fù)載到電紡納米纖維膜上），另一方面，還要加強(qiáng)制備技術(shù)的研究，增強(qiáng)光催化劑在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。