曹华珍
,
宁伟
,
姜志鹏
,
郑国渠
电镀与涂饰
以钛阳极氧化制备的TiO2纳米管(TNTs)阵列为载体,采用脉冲电沉积法将Cu2O沉积到TNTs的管壁上,制备了Cu2O/TNTs电极.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPs)对电极的形貌以及沉积物价态进行了表征.通过循环伏安、光电流-时间曲线测试,研究了沉积电位以及沉积电量对电极光电催化性能的影响.结果表明:脉冲电沉积的沉积物为Cu2O纳米颗粒.制备的Cu2O/TNTs电极光电活性及稳定性明显优于Cu2O/Ti电极.电位-0.5 V(相对于饱和甘汞电极)下脉冲沉积60 mC制备的电极对CO2还原具有较高的光电催化活性.在装有100 mL 0.1 mol/L NaHCO3溶液的自制密闭反应器中利用Cu2O/TNTs电极光电催化还原CO2,合成的产物主要为甲醇,还原5h后甲醇含量达到6.05 mg/L.
关键词:
二氧化钛
,
阳极氧化
,
纳米管阵列
,
氧化亚铜
,
脉冲电沉积
,
二氧化碳
,
还原
,
光电催化
云广平
,
梁燕萍
,
吴振森
电镀与涂饰
以不锈钢为基底,采用化学复合镀的方法制备了Ni-P/TiO2膜,然后采用阴极电沉积的方法在其基础上制备了Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜.通过X射线衍射和紫外-可见光谱对Ni-P/TiO2和Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜进行了表征,并以甲基橙模拟有机污染物,在可见光下测试了其光催化活性.结果表明,TiO2/Cu2O复合膜的光催化性能有较大程度的提高;在相同的条件下,甲基橙在Ni-P/TiO2膜上的降解率只有10.8%,而在Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜上的降解率达到65.2%.
关键词:
不锈钢
,
化学复合镀
,
镍磷合金
,
二氧化钛
,
氧化亚铜
,
复合膜
,
光催化活性
冯海波
,
李亚萍
,
罗冬明
,
谭功荣
,
蒋剑波
,
袁惠敏
,
彭三军
,
钱东
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61105-6
由于日益严重的环境和能源危机,可见光催化剂的开发已成为当今最具挑战和紧迫的任务之一.将 TiO2和其它窄禁带半导体复合,已被证明是一种有效的可提高其可见光光催化性能的策略. Cu2O是一种禁带宽度为2.0 eV的 p型窄禁带半导体, InVO4则是一种禁带宽度为2.0 eV的 n型半导体,因它们可用于可见光光解水产氢和有机污染物的可见光降解而在过去的数年中引起了人们广泛的关注.但是纯的 Cu2O和 InVO4由于光生电子空穴对在其内部快速地复合,光催化活性通常都比较低.基于能带工程的策略本文设计了一种新型的可见光响应的 InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结,并通过普通的湿化学法进行制备：先通过水热法制备 InVO4,再通过溶胶-凝胶法制备 InVO4-TiO2二元复合物,最后通过沉淀和还原过程制备得到 InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结.
在10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2三元纳米异质结的 X-射线衍射谱中没有观察到明显的杂质峰；通过透射电子显微技术和高分辨透射电子显微技术观察到了它们之间异质结的形成,纳米颗粒的尺寸范围在5?20 nm；经紫外可见漫反射光谱估算得到10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2的禁带宽度为2.78 eV,在可见光区域具有较强的吸收.以普通的9 W节能灯作为可见光光源光照甲基橙5 h后,纯的 InVO4, TiO2和 Cu2O几乎没有光催化活性；10%InVO4-90%TiO2的光催化活性也很低,甲基橙降解率为8%；70%Cu2O-30%TiO2对甲基橙降解率达84%,但初始活性较低；10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2对甲基橙降解率接近90%,并且循环使用6次后,其光催化活性的保持率还维持在90%以上,而50%Cu2O-50%TiO2光催化活性的保持率只有74%.
经对使用过的10%InVO4-40%Cu2O-50%TiO2进行 X射线光电子能谱表征发现,存在一弱小的 Cu(II)震动卫星峰,表明在 InVO4-Cu2O-TiO2的光催化过程中 Cu2O的光蚀并不严重.从能带工程的角度分析, InVO4-Cu2O-TiO2三元纳米异质结具有优异的可见光催化性能的主要原因为： InVO4的导带电极电位约为?0.5 eV(vs. SHE,下同),价带电位约为+1.5 eV, Cu2O的分别约为?1.6和+0.4 eV,与 TiO2(导带和价带电极电位分别约为?0.23和+2.97 eV)相比,它们的导带位置更负,将它们组装成三元复合结构,可见光激发的导带电子就可能从 InVO4和 Cu2O的导带迁移到 TiO2的导带上去.同时, n型的 TiO2和 InVO4都与 p型的 Cu2O形成 p-n异质结, n型的 TiO2和 InVO4之间形成 n-n异质结,由于 p-n异质结中内电场的存在以及不同能级相互耦合,可进一步促进可见光激发的导带电子从 InVO4和 Cu2O的导带迁移到 TiO2的导带上去,以及可见光激发的价带空穴从 InVO4的价带迁移到 Cu2O的价带上去,从而实现光生载流子空间上的有效分离.本文有望为新型可见光响应的半导体复合催化剂的设计和制备提供新的思路.
关键词:
钒酸铟
,
氧化亚铜
,
二氧化钛
,
纳米异质结
,
可见光
,
光催化降解
,
甲基橙
张声森
,
晏洁
,
杨思源
,
徐悦华
,
蔡欣
,
张向超
,
彭峰
,
方岳平
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62588-3
近几十年来,光电化学分解水制氢作为一种洁净的、能持续利用太阳能的技术受到极大关注.在众多光催化材料中,p型半导体氧化亚铜(Cu2O)被认为是最有前途的可见光光电分解水材料之一.理论上,它的光能转换为氢能的效率可达到18.7%.然而,目前所报道的Cu2O光转换效率远远低于此值;同时,纯Cu2O在光照条件下的稳定性较差.研究表明,Cu2O与其它半导体复合可以增强其光电转换效率和提高稳定性.如Cu2O和能带匹配的石墨相氮化碳(g-C3N4)复合后,光催化性能和稳定性都有较大提高.但目前所报道的Cu2O/g-C3N4复合物几乎都是粉末状催化剂,不便于回收和重复使用.本文首先采用电化学方法在FTO导电玻璃上沉积Cu2O薄膜,采用溶胶凝胶法制备g-C3N4纳米颗粒材料,然后采用电化学法在Cu2O薄膜表面沉积一层g-C3N4纳米颗粒,得到了Cu2O/g-C3N4异质结膜.分别利用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)和光电化学分解水实验分析了Cu2O/g-C3N4异质结的组成结构、表面形貌、光吸收性能及催化剂活性和稳定性.XRD和HRTEM表征显示,本文成功合成了Cu2O/g-C3N4异质结材料,SEM图表明g-C3N4纳米颗粒在Cu2O表面分布均匀,大小均一.可见光光电化学分解水结果显示,异质结薄膜的光电化学性能比纯的Cu2O和g-C3N4薄膜材料有极大提高.当在Cu2O表面沉积g-C3N4的时间为15 s时,得到样品Cu2O/g-C3N4-15异质结膜,其在–0.4 V和可见光照射条件下,光电流密度达到了–1.38 mA/cm2,分别是纯Cu2O和g-C3N4薄膜材料的19.7和6.3倍.产氢速率也达到了0.48 mL h–1 cm–2,且产氢和产氧的速率之比约为2,说明此异质结材料在可见光作用下能全分解水.经过三次循环实验,光电化学分解水的效率仅降低10.8%,表明该材料具有良好的稳定性.根据UV-Vis表征和光电化学性能对比,Cu2O/g-C3N4-15的光电性能最好,但其光吸收性能并不是最好,说明光电化学性能与光吸收不是成正比关系,主要是由于Cu2O和g-C3N4两个半导体相互起到了协同作用.机理分析表明,Cu2O/g-C3N4异质结薄膜在光照下,由于两者能带匹配,Cu2O的光生电子从其导带转移到g-C3N4的导带上,g-C3N4价带上的空隙转移到Cu2O的价带上,从而降低了光生电子和空隙的复合,提高了其光催化性能.由于g-C3N4的导带位置高于H2O(或H+)还原为H2的电势,Cu2O的价带位置低于H2O(或OH–)还原为O2的电势,所以在外加–0.4 V偏压和可见光照射条件下,Cu2O/g-C3N4能全分解水,光生载流子越多,光电化学分解水的速率越大.综上所述,在Cu2O薄膜上沉积g-C3N4后得到的异质结薄膜具有高效的光能转换为氢能性能.
关键词:
氧化亚铜
,
石墨化氮化碳
,
异质结薄膜
,
电化学沉积
,
可见光
,
光电化学分解水
,
产氢
杨天天
,
许鹏程
,
左国民
,
李昕欣
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.11189
使用了一种在自组装单分子层(SAM)模板衬底上由电化学氧化-还原自发生长的方法, 择优取向生长氧化亚铜(Cu2O)微晶. 通过扫描电子显微镜和微区XRD等方法对合成的Cu2O晶体进行了形貌和结构表征. 结果表明: 合成的样品为立方结构的Cu2O晶体, 且形貌、取向和颗粒尺寸得到了有效控制, 此结果可归结为SAMs对电化学氧化-还原过程的影响和结晶过程中的模板效应. 利用该方法, 将Cu2O晶体生长于静态式微悬臂梁的表面作为敏感层, 制得了一种新型的化学传感器. 基于Cu2O晶体表面的Cu(I)与DMMP (甲基膦酸二甲酯, 沙林模拟剂)分子中的膦酰基团之间存在的配位作用, 该传感器可对几十ppb的DMMP重复响应.
关键词:
氧化亚铜
,
preferred orientation
,
electrochemical redox
,
self-assembled monolayers
,
gas sensor
蒋盼
,
彭坤
,
周灵平
,
朱家俊
,
李德意
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.20.024
采用氧化法在铜片上生成氧化亚铜,研究氧化工艺对氧化亚铜厚度的影响规律,利用X射线衍射仪和扫描电镜分别对氧化产物和氧化层厚度进行表征.无氧铜片在900～1050℃,氧气体积分数为2％～10％条件下氧化可在表面生成一层纯的Cu2O层;当氧化温度和氧气体积分数分别是1000℃和4％时,生成致密的Cu2O层,且厚度易于控制,氧化层厚度(ζ)与时间(t)的关系满足抛物线关系ζ2=194t-955.
关键词:
直接覆铜法
,
氧化
,
氧化亚铜
,
厚度
朱俊武
,
陈海群
,
谢波
,
杨绪杰
,
陆路德
,
汪信
催化学报
以Cu(NO3)2和NaOH为原料,以水合肼为还原剂,通过沉淀法在室温下制备了纳米Cu2O. 采用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱等手段对产物进行了表征,并用热分析法考察了不同形貌的纳米Cu2O对高氯酸铵热分解的催化作用. 结果表明,通过改变NaOH溶液的加入量可分别得到长针形和多边形的纳米Cu2O. 通过调节反应物浓度可以将纳米Cu2O粒径控制在19～68 nm. 不同形貌的纳米Cu2O均能强烈催化高氯酸铵的热分解,其中分散性良好的多边形纳米Cu2O的催化活性较高,添加2%的多边形纳米Cu2O可使高氯酸铵的高温分解温度降低103 ℃,分解放热量由590 J/g增至 1350 J/g.
关键词:
氧化亚铜
,
沉淀法
,
高氯酸铵
,
热分解
马玉燕
,
魏守强
,
侯微
,
陈玉叶
,
刘瑛
电镀与精饰
doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2009.12.002
以不锈钢为基体,采用连续阴极电沉积的方法,制备了ZnO/Cu2O复合膜,并通过 X-射线衍射和扫描电镜进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟无机污染物,在可见光下,测试了其光催化还原活性.结果表明,ZnO/Cu2O复合膜的光催化活性与Cu2O的沉积量有关,在其沉积量为0.010 g/dm2时,反应1h后,Cr(Ⅵ)在ZnO/Cu2O上的还原率为35.3%,而在Cu2O薄膜上的还原率仅为8.6%.实验还发现,ZnO/Cu2O复合膜的光催化氧化能力也有了较大程度的提高.在相同实验条件下,甲基橙在Cu2O薄膜上的降解率只有2.5%,而在ZnO/Cu2O复合膜上的降解率达到22.9%.
关键词:
氧化锌
,
氧化亚铜
,
复合膜
,
电沉积
,
光催化活性
胡飞
,
江毅
,
梁建
人工晶体学报
以透明导电玻璃(ITO)和铜片为工作电极,用简单铜盐通过阴极还原制备了Cu2O 薄膜.采用X射线衍射(XRD) 和扫描电镜(SEM)研究了反应温度、pH值和电流密度对Cu2O 薄膜的微观结构和表面形貌的影响,并对薄膜的生长机理进行了讨论.结果表明:溶液的温度对Cu2O晶体的微观结构无显著影响,而溶液的pH值对Cu2O 的生长取向影响明显.在双电极的作用下,电沉积Cu2O薄膜的工作电流可以达到6 mA·cm-2,远远高于文献报导在三电极体系下低于1 mA·cm-2的工作电流密度.
关键词:
氧化亚铜
,
电沉积
,
温度
,
电流密度
胡飞
,
陈镜昌
,
吴坚强
,
江毅
,
王群
功能材料
在酸性溶液中在透明导电玻璃(ITO)基体上电化学沉积Cu2O薄膜.通过实验研究了电沉积工艺条件对电沉积Cu2O薄膜的影响.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对薄膜的微观结构和表面形貌进行了分析.结果表明,水浴温度较高时,酸性镀液中Ac-HAc共轭缓冲体系的反应速率提高,可以有效抑制铜单质的生长;镀液中铜离子的浓度会影响工作电极表面铜离子的浓度梯度,使得Cu2O在不同镀液下形成不同方向的择优取向;在双电极条件下可以提高电沉积Cu2O薄膜的电流密度至4mA/cm2,远远高于文献报导在三电极体系下低于1mA/cm2的工作电流密度.生成的氧化亚铜薄膜具有多孔结构,禁带宽度Eg约为2.4eV.
关键词:
氧化亚铜
,
电沉积
,
溶液温度
,
电流密度
