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％。
二、影响纳米材料光催化活性的因素。 1、半导体的能带位置 半导体的带隙宽度决定了催化剂的光学吸收性能。半导体的光学吸收阈值λg与Eg有关，其关系式为：λg=1240/Eg。半导体的能带位置和被吸附物质的氧化还原电势，从本质上决定了半导体光催化反应的能力。热力学允许的光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低（更正）；而给体电势比半导体价带电势高（更负）。导带与价带的氧化还原电位对光催化活性具有更重要的影响。通常价带顶VBT越正，空穴的氧化能力越强，导带底CBB越负，电子的还原能力越强。价带或导带的离域性越好，光生电子或空穴的迁移能力越强，越有利于发生氧化还原反应。对于用于光解水的光催化剂，导带底位置必须比 H+/H2O(-0.41eV)的氧化还原势负，才能产生H2，价带顶必须比O2/H2O(+0.82eV)的氧化还原势正，才能产生O2,。因此发生光解水必须具有合适的导带和价带位置，而且考虑到超电压的存在，半导体禁带宽度Eg应至少大于1.8eV。目前常被用作催化剂的半导体大多数具有较大的禁带宽度，这使得电子-空穴具有较强的氧化还原能力。 2、光生电子和空穴的分离和捕获 光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的是分离和复合两个相互竞争的过程。对于光催化反应来说，光生电子和空穴的分离与给体或受体发生作用才是有效的。如果没有适当的电子或空穴的捕获剂，分离的电子和空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出荧光或热量。空穴捕获剂通常是光催化剂表面吸附的OH-基团或水分子，可能生成活性物种·OH，它无论是在吸附相还是在溶液相都易引发物质的氧化还原反应，是强氧化剂。光生电子的捕获剂主要是吸附于光催化剂表面上的氧，它既能够抑制电子与空穴的复合，同时也是氧化剂，可以氧化已经羟基化的反应产物。 3、晶体结构 除了对晶胞单元的主要金属氧化物的四面体或八面体单元的偶极矩的影响，晶体结构（晶系、晶胞参数等）也影响半导体的光催化活性。TiO2是目前认为最好的光催化剂之一。TiO2主要有两种晶型—锐钛矿和金红石，两种晶型结构均可由相互连接的TiO6八面体表示，两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。锐钛矿的质量密度略小于金红石，且带间隙（3.2eV）略大于金红石（3.1eV），这是其光催化活性比金红石的高。 4、晶格缺陷 根据热力学第三定律，除了在绝对零度，所有的物理系统都存在不同程度的不规则分布，实际晶体都是近似的空间点阵式结构，总有一种或几种结构上的缺陷。当有微量杂质元素掺入晶体时，也可能形成杂质置换缺陷。这些缺陷的存在对光催化活性可能起着非常重要的影响。有的缺陷可能会成为电子或空穴的捕获
TiO2的光催化性能研究 摘要：主要介绍二氧化钛的光催化原理，基本途径，以及光催化剂的结构特性和影响因素，还讲述了关于二氧化钛的光催化应用。 关键字：二氧化钛光催化光催化剂 二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的持久性。二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。 1 TiO2的基本性质 1.1结晶特征及物理常数 物性：金红石型锐钛型 结晶系：四方晶系四方晶系 相对密度：3.9~4.2 3.8~4.1 折射率： 2.76 2.55 莫氏硬度：6-7 5.5-6 电容率：114 31 熔点：1858 高温时转变为金红石型 晶格常数：A轴0.458,c轴0.795 A轴0.378,c轴0.949 线膨胀系数：25℃/℃ a轴：7.19X10-6 2.88？10-6 c轴：9.94X10-6 6.44？10-6 热导率： 1.809？10-3 吸油度：16～48 18～30 着色强度：1650~1900 1200~1300 颗粒大小：0.2~0.3 0.3 功函数：5.58eV
2TiO2的光催化作用 2.1光催化作用原理 二氧化钛是一种N型半导体材料，锐钛矿相TiO2的禁带宽度Eg =3.2eV，由半导体的光吸收阈值λg与禁带宽度E g的关系式： λg (nm)=1240/Eg(eV) 可知：当波长为387nm的入射光照射到TiO2上时，价带中的电子就会发生跃迁，形成电子-空穴对，光生电子具有较强的还原性，光生空穴具有较强的氧化性。在半导体悬浮水溶液中，半导体材料的费米能级会倾斜而在界面上形成一个空间电荷层即肖特基势垒，在这一势垒电场作用下，光生电子与空穴分离并迁移到粒子表面的不同位置，还原和氧化吸附在表面上的物质。除了上述变化途径外，光激发产生的电子、空穴也可能在半导体内部或表面复合，如果没有适当的电子、空穴俘获剂，储备的能量在几个毫秒内就会通过复合而消耗掉，而如果选用适当的俘获剂或表面空位来俘获电子或空穴，复合就会受到抑制，随后的氧化还原反应就会发生。在水溶液中，光生电子的俘获剂主要是吸附在半导体表面上的氧，氧俘获电子形成O2-；OH-、水分子及有机物本身均可充当光生空穴俘获剂，空穴则将吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成具有高度活性的?OH自由基，活泼的?OH 自由基可以将许多难以降解的有机物氧化为CO2和H2O。其反应机理如下： TiO2 + hv → h+ + e- h+ + e- →热量 H2O → H+ + OH- h+ + OH- → HO? h+ + H2O + O2- → HO?+ H+ + O2- h+ + H2O → HO?+ H+ e- + O2→ O2- O2- + H+ → HO2? 2HO2?→ O2 + H2O2 H2O2 + O2- → HO?+ OH- + O2 H2O2 + hv → 2HO? 从上述光催化作用原理分析可知道，光催化过程实际上同时包含氧化反应和还原反应两个过程，分别反映出光生空穴和光生电子的反应性能，同时二者又相互影响，相互制约。
氧化亚铜的制备 氧化亚铜是一种黄色或红色的粉末，其颜色与晶粒大小有关，依制备方法不同而不同。红色氧化铜颗粒较大，性质相对更稳定。本法制备出的氧化亚铜为红色。氧化亚铜有毒，尤其是对于水生生物，故不能随意倾倒进下水道。氧化亚铜可用于船舶外壳上防止水生生物粘附的涂料、催化剂、颜料等等。 本次实验利用葡萄糖的弱还原性还原碱性条件下的铜离子来制备氧化亚铜。实验时长2小时。 实验试剂：CuCl2?2H2O(AR) 饱和NaOH溶液 C6H12O6?H2O(AR) 工业乙醇（95%） 实验仪器：Array 实验步骤： 取4.00g CuCl2?2H2O（已事先称好），在烧杯中用约50mL水溶解，再加入约3g一水合葡萄糖（C6H12O6?H2O），搅拌，必要时可微热促进溶解。在搅拌下滴加配置好的饱和NaOH溶液4~5mL（注意防止皮肤接触！），加完后继续搅拌1分钟。 加热至微沸，或溶液中蓝绿色完全消失，停止加热，静置，用倾析法倾去上层溶液，每次用30mL水洗涤并倾析去洗涤液，洗涤2~3次。过滤（或抽滤），每次用10mL工业乙醇（95%）洗涤所得固体，洗涤2~3次。固体转移至表面皿上，蒸汽浴至干燥，得到产品。称重，计算产率，产品装到自封袋中，写上名字，供下次滴定分析用。 思考题： 1.写出制备氧化亚铜的反应式。 2.倾析时溶液是什么颜色的？提出你认为合理的解释。 3.怎样控制条件有利于制备出颗粒较大的氧化亚铜？
氧化亚铜含量的测定 本次实验利用络合滴定法对上一次制备的氧化亚铜样品含量进行滴定分析。实验时长2.5小时。 实验试剂： Cu2O样品约0.02mol/L EDTA标准溶液（已标定，准确值实验时公布）0.5%铬黑T指示剂 6mol/L硫酸蒸馏水 NH3-NH4Cl缓冲溶液（pH=10） 实验仪器： 实验步骤： 准确称取0.25~0.30g Cu2O样品于50mL烧杯中，加入1mL 6mol/L硫酸,轻轻搅拌，加10mL蒸馏水稀释后再搅拌一段时间，待反应充分，过滤。每次用10mL蒸馏水充分洗涤滤纸，洗涤三次，洗涤液并入滤液中。将滤液转移至100mL容量瓶中，定容。 用25mL移液管移取待测液至250mL锥形瓶中，加入5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液（pH=10）和3滴0.5%铬黑T指示剂。用 EDTA标准溶液滴定至蓝紫色变成纯蓝色即为终点。记录读数，平行测定2份。根据结果计算Cu2O样品中Cu2O的含量。 思考题： 1.写出 Cu2O溶解反应的方程式。 2.试说明滴定终点颜色变化的原理和加入NH3-NH4Cl缓冲溶液（pH=10）的原因。 3.写出根据结果计算Cu2O含量的计算过程。 （数据记录表见背面。）
纳米Cu2O作为光催化剂的制备与性能 摘要： 光催化技术是一项新型的技术，与其他传统的技术相比具有降解完全、高效、价廉、稳定等优点，因而具有良好的应用前景。氧化亚铜是一种重要的无机化工原料，因其独特的性质而在诸多领域有着广泛的应用，研究纳米氧化亚铜的制备及光催化性能有着深远意义。 关键词:：纳米氧化亚铜，光催化， ㈠纳米氧化亚铜的制备方法 氧化亚铜具有能够便于对反应温度的操作和控制。优点是不使用溶剂、并且还具有高选择性、高产率、节省能源、合成工艺简单, 制备方法有烧结法刚、电化学法、水热法和多元醇法等。 1烧结法刚 烧结法又称为干法，该方法是将固体铜粉与氧化铜粉末预先混合，再送入锻烧炉内加热到1073一1173K密闭反应得到CuZO，其反应式为:CuO+Cu分CuZO 由于这种方法用铜粉作还原剂，与固体氧化铜进行固相反应制得，固相反应存在反应不均匀、不彻底等固有缺点，因而制得的CuZO粉末中往往含有铜和氧化铜杂质，难于去除。该法制备得到的氧化亚铜粉末不仅纯度较低，而且粉末粒度取决于原料Cu粉和CuO粉的粗细，高温反应后得到的氧化亚铜容易板结、难于分散、劳动强度大、能耗高。 2电化学法 电化学法也称电解法，该法具有流程短、成本低、操作简单、产量高、工作环境良好和产品质量高的优点，因而具有很好的工业化前景和比较成熟的生产工艺。Yan沙6]等用电化学法制备纳米氧化亚铜时，两极分别采用含铜99.9%的铜板和铜片，电解液采用NaCI、NaOH和KZCrO7组成的混合液，在YB17ll型电化学装置中进行，并且比较了在不同的电流密度下所制样品的光催化性能。采用紫铜板作阳极，铜片作阴极，在含有NaOH的NaCI碱性水溶液中电解金属铜。从电极反应机理来看，氧化亚铜粉末是通过阳极铜溶解，并发生水解沉淀反应而生成的。同时研究了电解液组成及其浓度、温度以及电流密度等因素对氧化亚铜产品质量的影响，从而得到了电化学法 制备氧化亚铜的优化工艺条件。阴阳极分别发生如下反应: 阳极:Cu+CI一峥(CuCI一)吸附吸附反应:(CuCI一)吸附+(n一1)CI一分CuCln，一neueln，一n+ZOH一今Cu(OH)2一+nCI一*Cu(OH)2一峥CuZO+HZO+ZOH 阴极:ZHZO+Ze分HZ+ZOH一(1.20) 电极总反应式:ZCu+HZo分HZ+CuZO(1.21) 其中水解沉淀反应(*)是整个反应过程的控制步骤。 3水热法 水热法是在较高温度和较高压力下(温度在100℃以上，压力在105Pa以上)，以水为介质的异相反应合成方法。水热温度可控制在100~300℃不等，反应过程
光催化材料的研究与进展 洛阳理工学院吴华光B08010319 摘要： 光催化降解污染物是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保新技术．它在去除空气中有害物质,废水中有机污染物的光催化降解,废水中重金属污染物的降解，饮用水的深度的处理，除臭，杀菌防霉等方面都有重要作用，但是作为新功能材料，它也面临着很多局限性：催化效率不高，催化剂产量不高，有些催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。但是我们也应当看到他巨大的发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它以零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等优势必将居于污染控制的鳌头。本文介绍了一些关于光催化研究的制备与发展方向的思考，光催化正在以TiO 2 ，ZnO为主导多种非重金属离子掺杂，趋于多样化的制备方法方向发展。 关键字：光催化催化效率 正文： 光催化(Photocatalysis)是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。“光催化”定义为:通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应(a catalytic reaction involving light absorption by a catalyst or a substrate)。氧化钛(TiO 2 )具有稳定的结构、优良的光催化性能及无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂， 但是，TiO 2 具有大的禁带宽度，其值为3．2 eV，只能吸收波长A≤387 11111的紫外光，不能有效地利用太阳能，光催化或能量转换效率偏低，使它的应用受到限制。因此，研制新型光催化剂、提高光催化剂的催化活性仍是重要的研究课题]1[。复合掺杂不同半导体，利用不同半导体导带和价带能级的差异分离光生载流子，降低复合几率，提高量子效率，成为提高光催化材料性能的有效方法5]-[2。 与一元氧化物如TiO 2 和ZnO等光催化剂相比，复合氧化物光催化剂，如 ZnO- SnO 2TiO 2 -SnO 2 和WO3- TiO 2 等体系具有吸收波长更长和光催化效率更 高等特点因而成为研究热点. 一、常用的光催化剂的制备方法 （一）水热合成法。 热合成反应是在特制的密封容器中（能够产生一定的压力），以水溶液作为反应介质，通过对反应体系加热或接近其临界温度而产生高压，从而进行材料的合成与制备的一种有效方法。 （二）溶剂热合成法 溶剂热合成技术是在水热法的基础上，以有机溶剂代替水作为介质，采用类似水热合成的原理制备纳米材料，极大的扩展水热法的应用范围。 （三）溶胶-凝胶法
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/d83322141.html,）氧化亚铜的性质及用途 变宝网11月04日讯 氧化亚铜是一种表现为鲜红色粉末状的氧化物，也称为一氧化二铜、红色氧化铜、赤色氧化铜，它在湿空气下会逐渐变黑，主要用于制船底防污漆、杀菌剂、着色剂、铜盐等。下面就简单介绍一下氧化亚铜。 一、氧化亚铜的性质 1.如果遵照规格使用和储存则不会分解，未有已知危险反应，避免氧化物、水分/潮湿、空气。 2.不遇稀硫酸和稀硝酸生成铜盐。在空气中会迅速变蓝。能溶于浓碱、三氯化铁等溶液中。剧毒！ 3.氧化亚铜在干燥的空气中虽然稳定，但在湿空气中会慢慢氧化，生成氧化铜，故可作为除氧剂使用；另外，用还原剂容易使其还原为金属铜。氧化亚铜不溶于水，与氨水溶液、浓氢卤酸形成络合物而溶解，极易溶解于碱性水溶液。
二、氧化亚铜的储存 用内衬聚乙烯塑料袋的铁桶包装，每桶净重25kg或50kg。应有“剧毒”标志。本品为剧毒物。贮存于干燥、通风良好的库房内，不得与氧化剂混放。容器必须密封，防止与空气接触变成氧化铜而降低使用价值。不可与强酸、强碱及食用物品共贮混运。装卸时要轻拿轻放，防止包装破损。失火时可用水、砂土、各种灭火器扑救。 三、氧化亚铜的用途 氧化亚铜用于制船底防污漆（杀死低级海生动物）。用作杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂、红色玻璃染色剂，还用于制造各种铜盐、分析试剂及用于电器工业中的整流电镀、农作物的杀菌剂和整流器的的材料等。氧化亚铜也常用于催化剂作用于有机物合成。 更多氧化亚铜相关资讯关注变宝网查阅。 本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站； 变宝网官网网址：https://www.doczj.com/doc/d83322141.html,/newsDetail352758.html 网上找客户，就上变宝网！免费会员注册，免费发布需求，让属于你的客户主动找你！
化学工程学院 新产品开发训练报告 2014-12 课题名称： CoCr-LDHs的制备及光催化性能研究 课题类型：论文 班级：应化 1102 姓名：周柳 学号： 1112083076 指导教师：薛莉 （使用说明：设计/论文请选一使用，左侧装订）
第一部分文献综述 1.1 水滑石的定义及研究背景 层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）是水滑石（Hydrotalcite,HT）和类水滑石化合物（Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs）的统称，由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料（LDHs）[1]。 水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。水滑石类化合物(LDHs) 是一类具有层状结构的新型无机功能材料, LDHs的主体层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层结构等因素密切相关。 LDHs的发展已经历了一百多年的历史，但直到二十世纪六十年代才引起物理学家和化学家的极大兴趣。1842年，Hochstetter首先在片岩矿层中发现了天然水滑石矿物。[2]后来又相继在挪威的Sunarum地区以及俄罗斯的Ural地区发现了少量的天然水滑石矿。在二十世纪初，人们发现了LDH对氢加成反应具有催化作用，并由此开始了对LDH结构的研究。1942年，Feitknecht等首次通过金属盐溶液与碱金属氢氧化物反应人工合成出了LDH，并提出了双层结构模型的设想。1966年，Kyowa公司首先将LDH的合成工业化。1969年，Allmann等通过测定LDH单晶结构，首次确认了LDH的层状结构。[3，4]七八十年代时，Miyata等对其结构进行了详细研究，并对其作为新型催化材料的应用进行了探索性的工作。在此阶段，Taylor和Rouxhet 还对LDH热分解产物的催化性质进行了研究，发现它是一种性能良好的催化剂和催化剂载体。Reichle等研究了LDH及其焙烧产物在有机催化反应中的应用，指出它在碱催化、氧化还原催化过程中有重要的价值。 进入二十世纪九十年代，人们对LDHs的研究更为迅速。随着现代分析技术和测试手段的广泛应用，人们对LDHs结构和性能的研究不断深化，对LDHs层状结构的认识加深，其层状晶体结构的灵活多变性被充分揭示。特别是近年来，基于超分子化学定义及插层组装概念，有关LDHs的研究工作获得了更深层次上的理论支持，在层状前体制备、结构表征、超分子结构模型建立、插层组装动力学和机理、插层组装体的功能开发等诸方面得到了许多具有理论
新型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜的性质以及应用研究 作者：黄祖斌 摘要：综述了纳米氧化亚铜作为半导体光催化材料的性质和在污染降解方面的应用。全文分三部分，首先对半导体光催化材料的应用现状进行了阐述；然后简要对纳米氧化亚铜作为半导体光催化材料的结构和电磁性能进行分析，详细描述了半导体光催化的光催化机理；最后，指出了该材料目前研究的前沿状况同时也指出了其目前的研究困境和需要进一步改善的方面。 关键词：纳米氧化亚铜；光催化，电子—空穴对；光量子产率及光能利用率 1.引言 近几十年来，随着现代化工工业的飞速发展，工业废气、废水、农业农药和生活垃圾等污染物的骤增，使人类赖以生存的环境——空气和水源受到日益严重的污染。这些污染物可归为3类：(1)有机污染物(R)；(2)元机污染物；(3)有害金属离子(M )和有害氮氧化合物(NO x )。不容置疑，空气和水的净化、解毒已成为人们必须十分重视的环境保护研究课题。传统的污染处理措施．如空气分离(air-stripping)、碳吸附(carbon—absorption)等，只是对有机、元机污染物的一种转移、转化、稀释处理，没从根本上把它们分解成无毒物质，有时还造成二次污染；而采用氧化和臭氧处理的方法，因为可能会对环境带来其它副作用，具有风险性而被弃用在环境保护应用方面。近20多年来．光催化技术作为一种行之有效的方法对环境污染物具有很好的处理效果，因而成为研究的热点问题。其中半导体异相光催化因其能够完全催化降解污染空气和废水中的各种有机物和无机物而成为最引人注目的新技术，该技术能将许多有机污染物可以完全降 解成为C02、H 20、C1-、P0 4 3-等无机物，从而使体系的总有机物含量(TOC)大大降 低；许多无机污染物如CN-、NO x 、NH 3 、H 2 S等也同样能通过光催化反应而被降解。 半导体光催化是指半导体催化剂在可见光或紫外光作用下产生电子——空穴对，吸附在半导体表面的02、H 2 0及污染物分子接受光生电子或空穴，从而发生一系列的氧化还原反应，使有毒的污染物得以降解为无毒或毒性较小的物质的一种光化学方法：此法可在常温下进行，可利用太阳光，具有催化剂来源广、价廉、无毒、稳定、可回收利用、无二次污染等优点。目前降解有机污染物的光催 化剂多为N 型半导体材料．如TiO 2、ZnO 、CdS、WO、SnO 2 、Fe 2 3 等。但在众多 半导体光催化剂中，二氧化钛、纳米氧化亚铜因其氧化能力强、催化活性高、稳定性好等优势一直处于光催化研究的核心地位。本文就纳米氧化亚铜作为优质半导体催化材料进行阐述。 2纳米氧化亚铜结构 Cu 2 O的晶格结构是带有共价性低配位的所谓红铜矿(氧化亚铜)型结构，如图1
文章编号:1671-1742(2006)05-0711-04 氧化亚铜可见光催化降解罗丹明B 的初步研究 张 丽, 杨迎春 (成都信息工程学院环境工程系,四川成都610225) 摘要:以Cu 2O 粒子为光催化剂,太阳光为光源,研究了Cu 2O 粒子对可溶性染料罗丹明B 的光催化降解情况。并考察了不同光源,光照时间,催化剂用量,双氧水加入量和溶液的酸度等对罗丹明B 光催化降解过程的影响。结果表明,Cu 2O 粒子在太阳光照射下,能较好地降解罗丹明B,其最佳反应条件为:罗丹明B 浓度为5mg/L ,催化剂(Cu 2O)为0175g /L ,pH 值为512,H 2O 2加入量110%,反应时间25min 。此条件下,罗丹明B 的降解率达到100%,即与在500W 高压汞灯紫外(K =365nm)光照下具有相同的降解效果。 关 键 词:氧化亚铜;罗丹明B;太阳光中图分类号:X70315 文献标识码:A 收稿日期:2005-09-08;修订日期:2005-09-28基金项目:四川省科技厅资助课题(04GY2004-010-2) 光催化法作为高级氧化技术的一种,具有反应条件温和,设备简单,二次污染小,且具有易于操作等优点,有望利用太阳光在光解水和环境治理等领域显示广阔的前景[1,2]。 近二、三十年来,国内外有关光催化方面的研究都聚焦在半导体光催化剂的研制与开发上。在光照下,半导体光催化剂能够使有机物完全矿化,生成CO 2和H 2O,这种方法具有无二次污染的特点,而且原则上催化剂可以重复使用,是一种简便易行的废水处理方法 [3] 。特别是染料废水治理方面,罗丹明B 作为一种应用广泛的二苯 并六元氧杂环系有机染料,因其废水的色度和化学耗氧量(COD)值高,可生化性差,用传统的污水处理方法无法得到满意的效果,光催化技术的发展为这一问题的解决提供了良好的途径。现在,采用最多的光催化剂是T iO 2,由于其具有较好的光催化活性,而且耐光腐蚀,受到广泛的重视[4~5]。但是,TiO 2只能利用波长小于385nm 以下的紫外光,这为利用大量而且廉价的太阳光带来了困难。氧化亚铜(Cu 2O)作为一种P 型半导体材料,在太阳光电池研究中,已证明Cu 2O 是一种良好的可见光催化剂,而且其稳定性超出人们的预期[6]。本文以染料罗丹明B 的光催化降解为例,探讨了催化剂Cu 2O 的使用量、H 2O 2、pH 值等因素对罗丹明B 光催化降解的影响。为进一步有效利用Cu 2O 可见光催化奠定一定的基础。 1 实验部分 111 仪器和试剂 500W 高压汞灯(北京三源华辉电光源制造有限公司)、GGY80Z 高压汞灯(长春市益光教学仪器厂)、JB -2型恒温磁力搅拌器(上海雷磁新泾仪器有限公司)、LDZ4-018低速离心机(成都新科仪器有限公司)、U V2550分光光度计(日本岛津公司)、PH S -3S 精密PH 计(上海精密科学仪器公司)、TG328B 分析天平(上海精密科学仪器公司)、101A -1E 电热鼓风干燥箱(成都东风计算仪器中心)。罗丹明B,01001mol/L H CL 溶液,0105mol/L NaOH 溶液,氧化亚铜粉末,过氧化氢(30%)。112 光催化降解反应 取80ml 浓度为5mg/L 罗丹明B 溶液,加入不同量催化剂Cu 2O,改变H 2O 2加入量,改变pH 值,置于恒温磁力搅拌器上,在光照下发生光催化反应,定时取样经高速离心机分离后,取上层清液,通过测定反应液的紫外可见吸收光谱和吸光度(A)监测罗丹明B 的光催化脱色反应程度,以寻求有利于Cu 2O 光催化降解罗丹明B 的最佳反应条件。按下式计算光照后溶液的降解率。 第21卷第5期2006年10月成 都 信 息 工 程 学 院 学 报 JOURNAL OF CHENGDU UNIVERSITY OF INFORM AT ION TECHNOLOGY Vol.21No.5Oct.2006
1、半导体的能带位置 半导体的带隙宽度决定了催化剂的光学吸收性能。半导体的光学吸收阈值λg与Eg有关，其关系式为：λg=1240/Eg。半导体的能带位置和被吸附物质的氧化还原电势，从本质上决定了半导体光催化反应的能力。热力学允许的光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低（更正）；而给体电势比半导体价带电势高（更负）。导带与价带的氧化还原电位对光催化活性具有更重要的影响。通常价带顶VBT越正，空穴的氧化能力越强，导带底CBB越负，电子的还原能力越强。价带或导带的离域性越好，光生电子或空穴的迁移能力越强，越有利于发生氧化还原反应。对于用于光解水的光催化剂，导带底位置必须比H+/H 2 O的氧化 还原势负，才能产生H 2，价带顶必须比O 2 /H 2 O(+的氧化还原势正，才能产生O 2 ,。 因此发生光解水必须具有合适的导带和价带位置，而且考虑到超电压的存在，半 导体禁带宽度Eg应至少大于。目前常被用作催化剂的半导体大多数具有较大的禁带宽度，这使得电子-空穴具有较强的氧化还原能力。 2、光生电子和空穴的分离和捕获 光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径，其中最主要的是分离和复合两个相互竞争的过程。对于光催化反应来说，光生电子和空穴的分离与给体或受体发生作用才是有效的。如果没有适当的电子或空穴的捕获剂，分离的电子和空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出荧光或热量。空穴捕获剂通常是光催化剂表面吸附的OH-基团或水分子，可能生成活性物种·OH，它无论是在吸附相还是在溶液相都易引发物质的氧化还原反应，是强氧化剂。光生电子的捕获剂主要是吸附于光催化剂表面上的氧，它既能够抑制电子与空穴的复合，同时也是氧化剂，可以氧化已经羟基化的反应产物。 3、晶体结构 除了对晶胞单元的主要金属氧化物的四面体或八面体单元的偶极矩的影响，晶体结构（晶系、晶胞参数等）也影响半导体的光催化活性。TiO 2 是目前认为最 好的光催化剂之一。TiO 2 主要有两种晶型—锐钛矿和金红石，两种晶型结构均可 由相互连接的TiO 6 八面体表示，两者的差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互连接的方式不同。结构上的差异导致了两种晶型有不同的质量密度及电子能带结构。锐钛矿的质量密度略小于金红石，且带间隙（）略大于金红石（），这是其光催化活性比金红石的高。 4、晶格缺陷 根据热力学第三定律，除了在绝对零度，所有的物理系统都存在不同程度的不规则分布，实际晶体都是近似的空间点阵式结构，总有一种或几种结构上的缺陷。当有微量杂质元素掺入晶体时，也可能形成杂质置换缺陷。这些缺陷的存在
纳米氧化亚铜的制备方法研究 马德梁 摘要 氧化亚铜(Cu2O)是p 型半导体材料，用途广泛。由于量子尺寸效应，纳米级氧化亚铜具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体、制氢和电致变方面有着潜在的应用，纳米氧化亚铜还可以处理环境有机污染物，因此研究制备纳米氧化亚铜的方法就成为当前的研究热点之一。本文主要对近年来制备纳米氧化亚铜粉末、薄膜及纳米线的方法进行了详细综述。 1多元醇制备法 主要是利用高沸点的多元醇（例如：乙二醇）的还原性来制备元素金属或合金。但这种方法也适合制备二元或三元氧化物。等用多元醇来制备Cu2O 微粒，得到粒子的大小为30～200nm。具体方法是，把聚乙烯吡咯烷酮 此方法制备氧化亚铜比较简单，易操作，但制得的纳米粒子粒径较大，且粒径范围较宽。
4 结语 制备氧化亚铜粉体、膜及准一维材料的方法比较多，由于工艺条件的不同，得到的粒子大小也不同，甚至组成也不同。即使是同种方法，得到的粒子大小也不同。在目前制备纳米级氧 化亚铜的方法中，能够得到均细分散的纳米级粒子的方法比较少，这就导致了氧化亚铜在光学、 电学性质方面的难确定性。 要得到可控性的纳米氧化亚铜粒子，开发纳米氧化亚铜的潜在应用，必须进一步寻找更好的制备方法或工艺条件来制备氧化亚铜的粉体、膜及纳米线或棒，并最终实现工业化生产。另 一方面，由于纳米氧化亚铜具有特殊的光学、电学等方面性质，也可以进一步开发性能更优异 的氧化亚铜纳米复合材料。 参考文献 [1] D Trivich, E Y Wang, R J Komp et al. Proceedings of the 12th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (Baton Rouge,LA,1976). [2] A Rows, T Karlsson, C G Ribbing. Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng., 1983, 400: 115~121. [3] M Ristov, G J Sinadinovski, M Mitreski. Thin Solid Films, 1988, 167: 309~316. [4] S P Sharam. J. Vac. Sci. Technol., 1979, 16: 1557~1559. [5]S X Zhen, D S Dessau. Physica Rep., 1995, 235: 1~162. [6] M Hara, H Hasei, M Yashima et al. Applied Catalysis A: General, 2000, 190: 35~42. [7] T Takata, S Ikeda, A Tanaka et al. Applied Catalysis A: General, 2000, 200: 255~262. [8] H Maruska, A K Ghosh. Solar Energy, 1978, 20: 443~458. [9] N Ozer, F Tepehan. Solar Energy Materials and Solar Cell, 1993, 30: 13. [10] J Ramirez-Ortiz, T Ogura, J Medina-Valtierra et al. Applied Surface Science, 2001, 174: 177~184. [11] P E De Jongh, D Vanmaekelbergh, J J Kelly. J. Elect. Soc., 2000, 147 (2): 486~489. [12] Y Dong, Y Li, C Wang. J. Col. & Interf. Sci., 2001, 243: 85~89. [13] K Borgohain, N Murase, S Mahamuni. J. App. Phys., 2002, 92 (3): 1292~1297. [14] 张曼维. 辐射化学入门. 合肥:中国科技大学出版社, 1993. [15] Y Zhu, Y Qian, Zhang et al. Mater. Res. Bull., 1994, 29: 377. [16] 陈祖耀, 朱玉瑞等. 金属学报, 1997, 33(3): 330~335. [17] 吴华强, 邵名望, 顾家山等. 无机化学学报, 2003, 19(1): 108~110. [18] 翟慕衡, 张文敏, 郑伟威等. 化学世界, 2000, 12:632~637. [19] C Feldmann, H O Jungk. Angew. Chem. Int. Ed., 2001, 40(2): 359~362. [20] T Kosugi, S Kaneko. J. Am.Ceram. Soc., 1998, 81 (12): 3117~3124l. [21] B Balamurugan, B R Mehta. Thin Solid Film, 2001, 396: 90~96. [22] B Balamurugan, B R Mehta, S M Shivaprasad. Appl. Phys. Lett., 2001, 79 (19): 3176~3178. [23] C M Lieber. Solid State Commun., 1998, 107: 607 [24] J Hu, M Ouyang, P Yang et al. Nature,1999, 399: 48 [25] A P Alivisatos. Science, 1996, 271: 933 [26] W Z Wang, G H Wang, X S Wang. Adv. Mater., 2002,14 (1): 67~69. [27] J X iang, Y Xie, J Lu. Chem.Mater., 2001, 13: 1213.
高中化学复习知识点：氧化亚铜 一、单选题 1．向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性。金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g。下列有关说法不正确的是 A．Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1 B．硝酸的物质的量浓度为2.6mol/L C．产生的NO在标准状况下的体积为4.48L D．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2mol 2．下列实验操作、现象、结论均正确的是（） A．A B．B C．C D．D 3．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋=Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。某同学对氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物进行验证，每一次实验操作和实验现象记录如下，由此推出氢气还原氧化铜实验的产物是（）.
A．只有Cu B．只有Cu2O C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 4．由氧化铜和氧化铁的混合物a g，加入2 mol·L－1的硫酸溶液50 mL，恰好完全溶解，若将a g的该混合物在过量的CO气流中加热充分反应，冷却后剩余固体的质量为（）A．1.6a g B．（a-1.6）g C．（a-3.2）g D．无法计算5．为探究某铜的硫化物组成，取一定量硫化物在氧气中充分灼烧，将生成的气体全部通入盛有足量的H2O2和BaCl2的混合液中，得到白色沉淀4.66 g；将灼烧后的固体(仅含铜与氧2种元素)完全溶于100 mL 1 mol/LH2SO4中，过滤，得到0.64 g 红色固体，将滤液稀释至200 mL，测得c(Cu2+)=0.1 mol/L。已知：Cu2O+ H2SO4 =CuSO4+Cu+H2O。下列说法正确的是 A．得到白色沉淀亚硫酸钡 B．原铜的硫化物中n(Cu)∶n(S)=2∶3 C．最后所得的溶液最多可以溶解铁1.12 g D．灼烧后的固体中n(Cu2O)∶n(CuO)=1∶1 6．已知：Cu2O+H2SO4 = Cu+CuSO4 +H2O 。某红色粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O 中的一种或两种，为探究其组成，取少量样品加入过量稀硫酸。下列有关说法正确的是A．若固体全部溶解，则发生的离子反应只有：Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O B．若固体部分溶解，则样品中一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3 C．若固体全部溶解，再滴加KSCN 溶液，溶液不变红色，则样品中n(Fe2O3):n(Cu2O)为2：1 D．另取ag 样品在空气中充分加热至质量不再变化，称其质量为b g(b＞a)，则混合物中Cu2O 的质量分数为9(b-a)/a 7．铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图1所示；另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的
光催化材料研究进展 20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷[1]。光催化氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。其中TiO2、ZnO、CdS、WO 3、Fe 2 O 3等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许多研究者看好[2]。 1.1 TiO 2光催化概述 1.1.1 TiO 2的结构性质 二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。由于构成原子排列方式不同,TIO2在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、
金红石型和板钛矿型。三种晶体结构的TIO2中,锐钛矿和金红石的工业用途较广。和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。锐钛矿在可见光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景[3]。 1.1.2TiO2光催化反应机理 半导休表面多相光催化的基本原理:用能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上，同时在价带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子(e-)—空穴（h+）随后,.电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态的二氧化钛重新回归到基态。与电荷分离相逆的是电子-空穴对的复合过程,这是半导体光催化剂失活的主要原因。电子-空穴对的复合将在半导体体内或表面发生,并释放热量。 1.1.3 TiO2催化剂的局限及改性途径 作为光催化剂,虽然二氧化钛具有其他催化剂难以比拟的无毒、价廉以及稳定等优点。但是目前二氧化钛光催化还存在着一些不足和局限,致使其不能再现实中得到大规模应用。究其原因,主要在于二氧化钛催化剂对太阳光的利用率不高并且其量子产率太低。锐钛矿相和金红石相二氧化铁的带隙分别为3.2eV和3.0 eV,对应的吸收阈值分别为420nm和380nm。它们所吸收的光的波长主要集中在紫外区,
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d83322141.html, 氧化亚铜制备及其工艺优化研究 作者：黄钰杰 来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第01期 摘要：现阶段，氧化亚铜在多个领域中得到广泛的应用，其中包括涂料、玻璃、陶瓷、 农业等方面，具有较强的应用地位。但是，利用现有的技术进行制备存在诸多问题，难以符合当前新型工业标准，因此对此项技术进行优化成为大势所趋。本文将采用电解法以及亚硫酸钠还原硫酸铜的形式，对制备的工艺进行优化研究。 关键词：氧化亚铜；制备方式；工艺优化 由于现阶段使用的氧化亚铜制备技术存在较大的局限性，使得所制备的物质与新型工业标准不相符合，存在适用范围较窄、产业化前景模糊等问题。对于此种状况，实施工艺优化，使氧化亚铜的含量提升、杂质含量降低显得十分必要。本文将采用电解法对氧化亚铜进行制备，以此来促进工业化生产效率的提升。 1 实验内容 1.1实验设备和原料 该实验过程中，主要应用的设备有：J-2电动搅拌器、JQ20001型电子天平、发射电子显 微镜、恒温电阻炉等。主要应用原料为：碳酸钠、硫酸铜、盐酸、氢氧化钠等。 1.2实验方案 1.2.1电解法制备氧化亚铜 利用此种方式进行氧化亚铜的制备时，通常将铜板当做阳极，将铅板当做阴极。在实验过程中所应用的电解液，主要为化学试剂与蒸馏水相融合而成，利用恒温水浴槽对实验温度进行控制，电解的时间通常为3h，将电解过后的样品实施分离，然后利用蒸馏水对其进行过滤和 洗涤，反复多次之后，利用浓度为2%的葡萄糖液体再次清洗，最终将其放置在干燥器当中，6h后将得到表面呈现紫红色的氧化亚铜粉末。在对实验所得的粉末中，Cu含量、氧化亚铜含量等进行检测后，对该工艺进行具体的优化。首先，在样品洗涤方面，将所得粉末利用无水乙醇进行反复的清洗，然后利用浓度为2%葡萄糖液体再次洗涤。在样品干燥方面，经过多次清洗的粉末实施分离之后，将其放置在温度为80℃的干燥箱中晾干。在样品保存方面，将样品 放置与干燥器中进行密封储存。在样品检测方面，对实验获得的氧化亚铜粉末采用电镜扫描的形式进行分析，并且也可以利用X射线衍射的方式进行研究。 1.2.2亚硫酸钠还原硫酸铜