氧化亚铜光催化剂
摘要:氧化亚铜近年来广泛应用于废水处理及净化技术,与其他传统的水处理技术相比具有完全高效价廉稳定和可利用太阳光的优势,具有良好广阔的前景。
利用太阳光处理污水常用的是tio2,然而这种物质需要紫外活化,有诸多弊端,因而可见光作为光能源处理污水一直作为科学家追求的目标1998年,Ikeda等人首次宣布用Cu20作光催化剂可在阳光.下将水分解成氢气和氧气,预示着Cu20在可见光下具有很好的光催化性能。
块体Cu20量子效率较低,产生的光生电子~空穴对容易复合。
当粒度从微米级变为纳米级时,复合率降低,可提高量子效率。
本实验的目的是要用简单的方法制备出粒径较小,且形貌均一的纳米级氧化亚铜,并探讨纳米级氧化亚铜的光催化活性。
实验选择亚硫酸钠还原硫酸铜的方法来制备Cu20,操作方便,产物纯净。
本文首次在溶液中加入缓冲溶液,调解溶液的pH值。
通过多次的试验发现溶液的合适pH值为5.0左右,所以选用HAe-NaAc缓冲体系。
采用化学分析、扫描电子显微镜、X.射线衍射等测试手段对样品进行了表征,确定了在水熟条件下制备氧化亚铜的最佳反应条件。
通过水热法制备的Cu20单因素实验和正交实验结果发现影响制备氧化亚铜的主要因素有反应时间、反应温度、缓冲剂的用量和反应物的配比,得出水热制各氧化亚铜的最佳实验条件为:反应温度353K、反应时间4h、缓冲剂的用量为反应溶液的2倍、填充度为8.0。
得到产品的颜色为紫红色,产物较纯净,颗粒在200mn左右,近似为球形。
氧化亚铜的产率为92%,用氧化还原法滴定测得氧化亚铜的含量为98.67%。
而后,我们利用制得的Cu:O粉末进行光催化性能研究,并将降解得主要对象定为甲基橙作为有机指示剂,自制纳米Cu20粉末在可见光照射下能够对甲基橙溶液起到很好的降解作用。
通过实验得到Cu20降解甲基橙溶液的适宜运行参数为:催化剂质量浓度为1-3g/L~1.79/L,pn值为8~12,甲基橙溶液初始浓度为20mg/L~60mg/L,反应时间70min,温度0"C~35"C。
对于初始浓度为40mg/L的甲基橙溶液,在日光灯的照射下,(溶液pH值为8,催化剂含量为1.59/L)反应70rain脱色率可达92.1%,避光暗处则脱色率可达69.1%。