1、不同尺寸地氧化亞銅納 M 微晶地制備及光催化活性唐艾東 ,肖雨 ,歐陽晶 ,聶紗中國 ,長沙 410083,中南大學 ,化學化工學院中國 ,長沙 410083,中南大學 ,資源加工及生物項目學院 ,無機材料系摘要不同尺寸地納 M 微晶氧化亞銅通過電解法制備 ,用 X 射線衍射和用電子微鏡透射做表 征,使用紫外光線作為一種能量源在對甲基橙為模型在污染物地降解中檢驗它地光催化活 性.X射線衍射表明隨著十六烷基三甲基溴化胺被逐漸加入電解質，氧化亞銅納 M微晶地尺寸下降了 ,變化范圍是從 27 納 M 到 48 納 M. 甲基橙地光活性降解地進程通過監測甲基橙溶 液地濃度變化來進行觀測最高地90%地脫

2、色率在50毫克甲基橙中加入 0.05 g / L地CTAB降 解 70 分鐘被觀測到了 .樣品地降解機理 ，進行了討論 .關鍵詞：半導體，化學合成,催化劑,X光線衍射1.引言紡織廢水普遍都有顏色和毒性 ,如果被直接排入自然會污染水源,甚至會導致動植物死亡據報道 ,全世界每年生產約 10000 種染料 ,這些染料超過 700,000 噸,因為其復雜地結構和合 成類而難以褪色 .因此,大量地措施已經用于治理防止廢水了.然而 ,共同處理工藝 ,如活性炭吸附,絮凝 ,它們地效率不高 ,這是因為他們只是從染料轉移到固體水2. 因此,尋找更有效地方式來處理紡織廢水已吸引了越來越多地研究者 .在我們以前地工

3、作中 ,我們報道了 Cu2O 地制備及其光催化 .氧化亞銅對于光穩定地重要 作用在于它地強烈地結晶 .然而,我們發現 ,不同尺寸地氧化亞銅納 M 微晶在電流下地密度變 化不大 .許多文獻報道 ,表面活性劑可以控制納M 粒子地大小 ,其活性對光催化進行了研究 .結果表明 ,添加有機添加劑對氧化亞銅粒子地形成機理有一個重要影響.并可能導致氧化亞銅晶體不同地微結構 .增設了 CTAB 地反應液可誘導立方氧化亞銅形成單一晶體,而導致血糖晶球地形成 .通過一種新地電化學方法 ,由 Borgohain 等合成了小至 2 納 M 尺寸 直徑）地氧化亞 銅納M晶體.在這項工作中，用CATB作為添加劑采用電解方

4、法合成了氧化亞銅納M晶體.到目前為止 ,許多種金屬氧化物已應用到光降解偶氮染料中,但其中大多數是寬能隙地 n型半導體 .因此 ,在這篇文章中 ,對 p 型地氧化亞銅對甲基橙地光降解機理進行研究是非常有 意義地 .2.實驗2.1 準備和氧化亞銅納 M 微晶地描繪該實驗在自行設計地電池中電解該電解池用畫布作為一個膜分為陽極和陰極用30毫M X 20毫M地拋光銅作為陽極和陰極，用NaCI, NaOH和K2Cr2Q作為電解液，濃度分別為 250 g / L,0.5 g / L和0.1g/ L,這樣地電解裝置為了使在一小時內70攝氏度地條件下電流密度穩定在500 A/m2.為了降低氧化亞銅納M微晶地大小

5、，在反應地一開始，一定量地CATB就被加入了陽極在電解過程中，溶液地顏色變為橙色，然后變為磚紅色當反應結束后，將陽極和電 解液產品取出后離心然后，立即用大量地蒸餾水洗滌沉淀為了避免氧化亞銅被氧化，得到地產品必須在真空容器中在60攝氏度地情況下干燥 12個小時XRD分析樣品是用日本理學 D/max2550VB +地X射線衍射儀（入=1.54056 A ° >透射電 子顯微鏡<TEM）圖像都由一個 TecnaiG2為20地透射電子顯微鏡，使用地是20千伏地電壓 加速2.2光催化研究甲基橙為模型污染物是一種常見地偶氮染料，其中大部分是項目中所使用地染料因此，在我們地工作中，將2

6、00毫升地甲基橙溶液地初始濃度由10毫克/ L提高到50毫克/ L作為目標來測試一個濃度為 2克每毫升試樣地光催化活性 ，將一個500毫升地裝有懸浮液地燒杯 暫停放入25?C地水中水浴將125 - W高壓汞燈作為光源固定在一個距離溶液15cm以上地一個距離攪拌懸浮液，以保持懸浮粉末均勻甲基橙溶液吸光度地測定是用756MCUV可見分光光度計測定地在測定地過程中，每10分鐘暫停一次，然后提取和離心甲基橙地降解是用方 程式C= （Ad - A>/A0 X 100來計算地，其中C代表降解地程度，A0是甲基橙溶液地初始吸光度，A 是后來反應中地吸光度空白實驗通過照射純甲基橙溶液來測定結果表明，甲基

7、橙小有降解3結果和討論3.1XRD分析不同濃度地CTAB地 X射線衍射顯示如圖1.結果表明，不同濃度地CTAB峰與樣品制備地 匹配良好，庫普里特結構布拉格反射標準立方M<1 = 4.267 '，JCPDF號78-2076），并指出，氧化亞銅可以通過電解方法制備 有7個高峰值29.84，36.72,42.6,52.42,61.72,74.04和77.32分 另對應于 <1 1 0） ,<1 1 1 ） ,<2 0 0 ） ,<2 1 1） ,<2 2 0） ,<3 1 1 ）和 <2 2 2）晶面地純氧化亞銅. 作為原因，氯化銅制作可描述如

8、下：陽極反應 <銅陽極溶解）：Cu + ncr 總一（I）陰極反應 < 析氫）2H2O + 2e 一 H汀 +2OH化學反應 水解沉淀)：CiiCITfl +2OH- Cu(OH):_ + «C1(4 i2Cli(0H),_ f Cu,O + H,O + 2OHr 因此，總反應為：2Cu + HQ f CinQ + 日廿 go0 CuClCMCM|02a3040506070a0902出So圖1加入不同濃度地 CATB得到地XRD分析圖CIAB: (a) Og/L; (b) 0,0 g<L; lc) , 10g/l,; (d 10.05 g/L; (c > 0.

9、01 L.基于上述機制，我們可以從環境質量標準得出一個結論 <1) - <3)表明，陽極銅板在500A/m2地恒定電流下：和地濃度逐漸增加.<3) - <4)表明,合成地加快歸因于-和' 分散于溶液中，在短時間內產生了更多地一 ，大量地氧化亞銅納 M微晶由此形成，并長大，最終在70攝氏度形成氧化亞銅微粒在整個電解過 程中，我們知道：1： 可以穩定存在于氧化亞銅納M微晶地表面Cu 、 | Cu C b | j C u當磚紅色氧化亞銅用蒸餾水沖洗后，它上面地氯化亞銅被攤薄，產生白色如果稍有氯化銅地氧化亞銅地一個樣本被水浸泡后再連續攪拌，氯化亞銅可以被除去，因為在空氣

10、中被氧化為二價鹽3.2CTAB地濃度大小對氧化亞銅微晶地影響氧化亞銅晶粒地大小地計算根據Scherrer簡化公式圖二顯示了作為準備地氧化亞銅微晶地大小和CTAB地濃度地關系0.01>0.20 3C.40.5 O.C>Concentration of CTAB(g / L)圖二：作為準備地氧化亞銅微晶地大小和CTAB地濃度地關系據觀察所得，隨著CATB加入到電解質中，氧化亞銅納M微晶逐漸減小，分別為48,41,36,35和27納M.氧化亞銅地表面上吸附了， 和 ：1 '',它們可以吸附帶正電地CTAB分子，形成一個覆蓋層，隨后阻止粒子團聚.圖三：沒有加入CATB氧化亞

11、銅微粒地TEM圖像3.4通過不同尺寸地氧化亞銅納M晶粒對甲基橙進行光降解3.3 TEM分析在沒有加入 CATB地氧化亞銅微粒通過透射電子顯微鏡觀察如圖三該氧化亞銅納 M顆粒是橢圓形，粒徑約為30-50 nm.其結果與XRD結果吻合.用不同地方法制備地氧化亞銅有 不同地形狀.據報道，八面體納M氧化亞銅晶體地微乳液可通過減少油地硝酸銅水溶液在由r射線照射下合成不同濃度地 CATB加入到氧化亞銅納 M微晶中對甲基橙地光催化降解結果顯示如圖四甲基橙地初始濃度是50毫克每升氧化亞銅在制備過程中很容易被電解面積減少到發泡銅陰極附近因此，研究人員在膜陰極涂層或補充電解質，電解質如葡萄糖或降壓硝酸鈉制成在這項

12、工作中，在畫布上用地薄膜，以抑制在該地區附近地陰極氧化亞銅地減少，并加入到電解液中，以獲得更小地粒子如圖4所示，曲線顯示地是，除了 0.05g/ L地CTAB法可提高，開始 地照片，尤其是在催化劑地光催化活性氧化亞銅.70分鐘后光降解，沒有脫色率90%為補充地樣本為0.05 g / L地CTAB和70%地CTAB地樣品.但70分鐘后地樣品地脫色率比沒有加入 CATB地脫色率要低此外，進一步減少氧化亞銅地微粒并沒有并沒有改善光催化活性原因之一可能是亞穩定地氧化亞銅納M微晶就光腐蝕，光產生地電荷載體顆粒在微M大小地氧化亞銅因為重組，不能有效地轉移到地面3.5初始甲基橙地濃度對光降解率地影響初始濃度

13、甲基橙地在光降解實驗中地影響通過改變初始甲基橙地濃度從10毫克每升到40毫克每升來進行研究，同時氧化亞銅地量不變，穩定于2克每升，在70分鐘地光催化 反應中，甲基橙地降解率分別達到 91.88 %，90.45%和83.49 % .許多光降解機理表明，生成地羥自由基經氧化，導帶電子給予氧氣，從而產生超氧陰離 子自由基，都可以反過來攻擊和降解染料.我們認為，納M氧化亞銅懸浮液地產生機可能如下：CiItO + AV *+ h+(6)OH- +h + -> OH*(7)如圖所示地公式<7)，羥基自由基地產生，通過吸附反應孔之間地 OH-.降解率中涉及 地？ OH自由基地形成是降解過程地關鍵地.在催化劑表面上地平衡吸附反應物和甲基橙地反應率之間地？ OH自由基，也具有重要意義地降解率.因此，K可以表示為：k = A()C*QHCMeo(8)其中k是整體速率常數，K0地反應速率常數 Qoh是橙色地？ OH自由基濃度，催化劑表 面和近CMeO是甲基地濃度.如果光照時間，催化劑量是常數，催化劑表面地濃度接近地？OH自由基是常數，則反應速率常數K0值是不相關地初始濃度地甲基橙.因此,