下载文档原格式
CuxO纳米晶体的光催化性能及其可持续发展潜力分析引言：光催化技术作为一种能够在光照条件下利用半导体材料催化化学反应的方法，在环境污染治理、能源转化和再生资源利用等方面展现出巨大的潜力。
CuxO纳米晶体作为一种晶体结构独特的半导体材料，在光催化领域具有广泛的应用前景。
本文将对CuxO纳米晶体的光催化性能以及其在可持续发展方面的潜力进行分析。
一、CuxO纳米晶体的特性CuxO纳米晶体是一种由铜和氧组成的半导体材料，具有较高的光催化活性、良好的稳定性和可调控性。
其特性主要体现在以下几个方面：1. 结构特点：CuxO纳米晶体常出现为不同形貌的纳米结构，如纳米线、纳米颗粒和纳米片等。
这种多样性使得CuxO纳米晶体具有更广泛的光催化反应表面积，增强了其吸光能力和反应活性。
2. 带隙能级：CuxO纳米晶体的带隙能级在1.2-2.2 eV之间，处于可见光范围内，使其能够吸收可见光，并产生光生电子-空穴对。
3. 晶体结构：CuxO纳米晶体以菱面体晶体结构为主，导致其具有一定的晶界和缺陷，这些结构特点有助于光生电子-空穴对的分离和表面反应的进行。
二、CuxO纳米晶体的光催化性能分析1. 光催化剂的吸光能力：CuxO纳米晶体的带隙能级位于可见光范围，因此能够吸收可见光并产生光生电子-空穴对。
这一特点使得CuxO纳米晶体成为一种高效的光催化剂。
2. 光生载流子的分离效率：由于CuxO纳米晶体的晶体结构带来的晶界和缺陷，光生电子-空穴对能够得到良好的分离，确保其在光催化反应中的有效利用。
3. 光催化反应机理：CuxO纳米晶体主要通过两种机制实现光催化反应。
第一种是直接光催化反应，其中光生电子和空穴直接参与反应；第二种是间接光催化反应，即光生电子和空穴参与催化剂表面吸附物质的还原和氧化反应。
4. 光催化活性：CuxO纳米晶体在光照条件下能够进行多种光催化反应，如气相和液相光催化降解有机污染物、光解水制氢等。
研究表明，CuxO纳米晶体光催化活性与晶体结构、晶界、表面缺陷以及入射光强度等因素密切相关。
铜、钴、镍纳米晶的化学还原合成及催化性能研究进展贾冰洋;李强;王琼
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2016(030)003
【摘要】纳米材料是21世纪最具开发潜力的高新技术材料之一,铜、钴、镍等非贵金属纳米材料由于储量高、价格低廉,具有良好的光学、电学、磁学以及催化特性,成为多相催化工业中代替贵金属纳米材料研究的热点.在分析铜、钴、镍纳米颗粒的化学还原法合成过程及其形成机理的基础上,重点综述了其形貌尺寸控制的影响因素,同时对其催化性能进行了阐述.最后对铜、钴、镍纳米材料的研究及发展方向进行了总结与展望.
【总页数】7页(P48-53,59)
【作者】贾冰洋;李强;王琼
【作者单位】北京林业大学食品加工与安全北京市重点实验室,北京100083;北京林业大学食品加工与安全北京市重点实验室,北京100083;北京林业大学理学院,北京100083;北京林业大学食品加工与安全北京市重点实验室,北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】O614
【相关文献】
1.溶胶凝胶法合成镍铜锌铁氧体纳米晶磁性研究 [J], 张变芳;王振彪;闫宗林;刘力虎;李同锴;崔建坡
2.碳化钨纳米晶薄膜电极在对硝基苯酚电化学还原中的催化性能 [J], 郑华均;黄建国;王伟;马淳安
3.铜-钴-镍三元氧化物纳米材料制备及性能测试 [J], 余晨辉;王正华
4.铁、钴、镍、铜和锌催化剂催化氨硼烷水解产氢性能研究 [J], 孙海杰;梅洋洋;陈志浩;陈凌霞;张巧玉;刘欣改
5.基于醚氧桥联四羧酸配体构筑的铜(Ⅱ)/钴(Ⅱ)/镍(Ⅱ)配位聚合物的合成、结构和在Knoevenagel缩合反应中的催化性质 [J], 陈金伟;庄映芬;邹训重;冯安生;张艳来;黎彧
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同形貌CuS微纳米结构的制备及其可见光催化性能的开题报告1. 研究背景和意义铜硫化物（CuS）是一种重要的半导体材料，具有优良的光电性能和光催化性能。
在可见光范围内，CuS可以吸收光线产生电子-空穴对，其中电子和空穴可以参与催化反应，因此CuS被广泛应用于可见光催化降解污染物、光电催化制氢等领域。
CuS微纳米结构的形貌对其光催化性能具有重要影响，因此研究不同形貌CuS微纳米结构的制备及其光催化性能具有重要的学术和实际意义。
目前已有关于CuS微纳米结构制备和光催化性能的研究报道，但是对于不同形貌CuS微纳米结构制备与光催化性能的研究还不充分。
因此，本研究将研究不同形貌CuS微纳米结构的制备方法和可见光催化性能，为深入理解CuS光催化机理、提高其光催化性能提供有价值的研究成果。
2. 研究目的和内容本研究的主要目的是制备不同形貌CuS微纳米结构，并研究其可见光催化性能。
具体研究内容包括：（1）根据已有文献和实验经验，选择适合的CuS微纳米结构制备方法，制备不同形貌CuS微纳米结构。
（2）通过SEM、TEM、XRD等手段对CuS微纳米结构的形貌和结构进行表征，分析不同形貌CuS微纳米结构的形成机理。
（3）利用比色法、荧光法等方法研究不同形貌CuS微纳米结构在可见光下的光催化性能，比较不同形貌CuS微纳米结构的光催化活性。
（4）探讨不同形貌CuS微纳米结构的光催化机理，为提高CuS的光催化性能提供理论基础。
3. 研究方法和技术路线本研究的实验方法和技术路线如下：（1）CuS微纳米结构的制备选择适合的CuS微纳米结构制备方法，包括溶剂热法、水热法、共沉淀法等方法。
通过改变反应条件和添加剂等方法调控反应过程和反应产物的形貌。
（2）CuS微纳米结构的表征通过SEM、TEM、XRD等手段对CuS微纳米结构的形貌和结构进行表征，分析不同形貌CuS微纳米结构的形成机理。
（3）可见光催化性能测试利用比色法、荧光法等方法研究不同形貌CuS微纳米结构在可见光下的光催化性能，比较不同形貌CuS微纳米结构的光催化活性。
CuO纳米粒子复合电极制备及光电催化还原CO2的研究中期报告摘要：本研究以CuO纳米粒子在TiO2纳米管上生长，并对其进行表征和光电催化还原CO2实验。
结果表明，所制备的CuO/TiO2纳米管电极具有较好的光电催化还原CO2性能，其催化活性随着CuO纳米粒子负载量的增加而增加，并且在紫外光照射下，还原效率可达到19.5%。
本研究为利用太阳能进行CO2减排提供了新的方法。
关键词：CuO纳米粒子；TiO2纳米管；复合电极；光电催化还原CO2；太阳能1. 引言全球气候变化和能源危机日益严重，因此寻找可持续的能源来源和CO2减排技术是当前许多国家的共同目标。
光电催化还原CO2技术是一种重要的CO2减排方法，可以将太阳能转化为化学能并将CO2还原为有用的化合物。
在光电催化还原CO2技术中，先进的电极材料是实现高效转化CO2的关键。
目前，许多研究表明，CuO纳米粒子材料在光电催化还原CO2方面具有很大的应用潜力。
本研究利用溶胶-凝胶法制备了CuO纳米粒子，并在TiO2纳米管上进行生长，制备了CuO/TiO2纳米管复合电极，并对其进行了表征和光电催化还原CO2实验。
2. 实验方法2.1 CuO纳米粒子的制备CuO纳米粒子的制备采用溶胶-凝胶法。
首先，将铜醋酸盐溶于甲醇中，并加入适量的乙酰丙酮作为络合剂。
随后，在搅拌的同时，加入氨水进行反应，生成纳米级CuO颗粒。
将制备好的CuO纳米粒子进行离心洗涤，使其纯化并去除掉多余的络合剂和未反应的物质。
最后，将CuO纳米粒子在恒温培养下进行干燥。
2.2 CuO/TiO2纳米管复合电极的制备利用氧化锡玻璃作为基板，在其中进行TiO2纳米管的电化学制备。
在制备好的TiO2纳米管上，利用溶胶-凝胶法生长CuO纳米粒子。
首先，将制备好的CuO纳米粒子悬浮于甲醇中，随后将其滴在TiO2纳米管上，使CuO纳米粒子吸附在管壁上。
将制备好的CuO/TiO2纳米管复合电极在空气中干燥，形成电极。
《基于Cu2-xX-CNTs纳米催化剂的可控构筑及选择性调控氧还原反应机理》篇一基于Cu2-xX-CNTs纳米催化剂的可控构筑及选择性调控氧还原反应机理一、引言随着能源需求的日益增长和环境保护意识的提高，开发高效、环保的能源转换和存储技术已成为科研领域的重要课题。
其中，氧还原反应（ORR）在燃料电池、金属-空气电池等能源设备中扮演着关键角色。
Cu2-xX/CNTs纳米催化剂因其优异的电催化性能和良好的稳定性，成为ORR研究领域的热点。
本文旨在探讨基于Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的可控构筑方法及选择性调控氧还原反应机理。
二、Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的构筑1. 材料选择与制备Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的构筑主要涉及碳纳米管（CNTs）和铜基催化剂的制备。
首先，通过化学气相沉积法或其它方法制备出高质量的CNTs。
随后，将铜源与碳源混合，通过热解或化学还原法在CNTs表面生成Cu2-xX纳米颗粒。
2. 结构表征与性能分析通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对Cu2-xX/CNTs纳米催化剂进行结构表征，分析其形貌、尺寸及晶体结构。
此外，还需对催化剂的电化学性能进行测试，如循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等，以评估其ORR性能。
三、选择性调控氧还原反应机理1. 反应机理分析ORR是一个多电子转移过程，涉及多个中间产物的形成和转化。
Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的引入可以改变反应路径，从而实现选择性调控。
通过分析电化学测试数据，可以推断出催化剂表面发生的具体反应步骤和中间产物。
2. 影响因素及调控策略影响ORR选择性的因素包括催化剂的组成、结构、电子状态等。
通过调整铜源、碳源的比例、热解温度等参数，可以实现对Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的组成和结构的调控，从而影响ORR 的选择性。
此外，还可以通过引入其它元素或对催化剂进行表面修饰等方法来进一步优化催化剂性能。
《基于Cu2-xX-CNTs纳米催化剂的可控构筑及选择性调控氧还原反应机理》篇一基于Cu2-xX-CNTs纳米催化剂的可控构筑及选择性调控氧还原反应机理一、引言随着环境问题日益突出，寻找高效、环保的能源转换与存储技术已成为科研领域的热点。
在众多能源转换技术中，氧还原反应（ORR）在燃料电池等能量转换过程中发挥着重要作用。
其中，Cu基纳米催化剂以其低廉的造价、较高的反应活性和独特的性能被广泛研究。
本文主要针对Cu2-xX/CNTs（X代表特定的杂原子）纳米催化剂的可控构筑及对氧还原反应的选择性调控机理进行研究。
二、Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的构筑2.1 材料选择与制备Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的制备主要涉及碳纳米管（CNTs）和Cu基纳米粒子的合成。
碳纳米管以其良好的导电性、大比表面积等优势，被广泛应用于催化剂的载体。
Cu基纳米粒子作为主要活性物质，其性质可以通过改变组成元素（X）进行调控。
本实验采用化学气相沉积法合成掺杂杂原子的碳纳米管，并通过浸渍法或化学还原法将Cu2-xX纳米粒子负载到碳纳米管上。
通过控制反应条件，实现对催化剂的尺寸、形貌和结构的精确控制。
2.2 催化剂的表征利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂的形貌和结构进行表征。
同时，通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱等手段分析催化剂的晶体结构和石墨化程度。
三、氧还原反应机理的研究3.1 反应过程及动力学研究氧还原反应是一个复杂的电化学反应过程，涉及到多种中间产物的生成和转化。
通过循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极（RDE）等电化学手段，研究Cu2-xX/CNTs纳米催化剂对氧还原反应的催化过程和动力学行为。
3.2 选择性调控机理研究通过对催化剂组成、结构和形貌的调控，实现对氧还原反应选择性的调控。
通过改变杂原子X的种类和含量，可以调整催化剂的电子结构和表面化学性质，从而影响氧还原反应的路径和产物。
CuS纳米粒子的电化学发光行为研究申丽华;李晓霞【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2011(31)1【摘要】An ECL emission of CuS NPs in peroxydisulfate was observed during cyclic potential scan from 0 V to - 2.0 V, and its ECL intensity has good linear relationship with the concentration of CuS in the range from 1.5 × 10-5g/mL to 7.7 × 10 -5 g/mL. Moreover, the ECL behaviour of CuS NPs modified Pt disk electrode was also investigated. It was found that the ECL intensity of peroxydisulfate can be enhanced by the CuS NPs.%CuS纳米粒子在过硫酸钾溶液中从0～-2.0 V的循环扫描过程中有较强的电化学发光现象,且发光强度与CuS纳米粒子的浓度在1.5×10-5～7.7×10-5 g/mL范围内呈线性关系.研究了CuS纳米粒子修饰铂电极在过硫酸钾溶液的电化学发光行为,发现CuS 纳米粒子修饰铂电极能够增强过硫酸钾溶液的电化学发光强度.该发现为CuS纳米粒子在发光标记及其光电转换器件方面的应用提供理论参考.【总页数】5页(P96-99,106)【作者】申丽华;李晓霞【作者单位】西安科技大学,化学与化工学院,陕西,西安,710054;陕西师范大学,化学与材料科学学院,陕西,西安,710062;延安大学,化学与化工学院,陕西,延安,716000【正文语种】中文【中图分类】O657.3【相关文献】1.CuS纳米粒子/分子沉积膜的制备及其摩擦学性能研究 [J], 郭岩宝;王德国;张嗣伟2.润滑油中CuS纳米粒子的摩擦学性能研究 [J], 王九;陈波水;侯滨;董浚修3.采用不同方法合成CuS纳米粒子研究 [J], 王婷;熊玉宝;周先发;白波4.金纳米粒子修饰石墨电极上鲁米诺-过氧化氢体系电化学发光行为的研究 [J], 苗力孝;漆红兰5.CuS纳米粒子的水热制备及其光催化性能研究 [J], 刘兆梁;罗啸;马亚楠;张雄;张传坤;邵城;张喻;李伟;;;;;;;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
SnS2纳米晶光催化还原水中Cr（Ⅵ）的影响因素近年来研究发现硫族锡化物具有良好的光电转换性能，在环境、能源等领域备受关注。
SnS2是一种n型半导体，其带隙值﹣2.2 eV，理论上可以用可见光激发进行光化学氧化还原反应，热稳定性和抗氧化性好，不易在酸性或中性溶液中发生反应，是一种高效的可见光催化剂。
元素直接法制备SnS2需要封闭的真空环境和600～800 ℃反应温度，能耗高且操作困难，最终得到的产品粒径大，存在晶体缺陷甚至含有少量杂质，限制了性能。
文献报道SnS2作为催化剂可以催化处理水中的有机污染物、重金属、环境污染物等。
废水中六价铬的毒性大且容易致癌，因而其污染处理技术复杂困难，所以在工业废水处理领域中面临着严峻形势。
采用传统的化学沉淀法、吸附法等处理方法需要的成本高，容易造成二次污染，而新型的半导体光催化技术却可以利用太阳光源将铬废水中的Cr（Ⅵ）转化成毒性小、易于生成沉淀的Cr（Ⅲ），无二次污染，大大降低了处理成本和能耗，提高了处理效率[5-6]。
文献报道的SnS2作为催化剂光还原水中重金属Cr（Ⅵ）的研究有待深入。
本文以SnCl4·5H2O和*****2为原料，冰醋酸水溶液为溶剂，采用水热法合成了可见光催化剂SnS2，并利用X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、能量色散X射线光谱仪（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDX）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）等技术进行了表征。
通过以氙灯（λ大于420 nm）模拟太阳光，K2Cr2O7水溶液为模拟污染物，研究了SnS2的光催化性质，分析了催化剂用量、Cr（Ⅵ）水溶液的初始质量浓度等因素对SnS2光催化性质的影响。
1 实验部分1.1 试剂结晶四氯化锡、硫代乙酰胺、冰醋酸、重铬酸钾、二苯基碳酰二肼、丙酮，以上试剂均为分析纯，购自国药集团。
《基于Cu2-xX-CNTs纳米催化剂的可控构筑及选择性调控氧还原反应机理》篇一基于Cu2-xX-CNTs纳米催化剂的可控构筑及选择性调控氧还原反应机理一、引言随着环境保护意识的提高和新能源需求的增加，清洁能源技术的开发成为了研究重点。
在众多清洁能源中，燃料电池因其在能源转化效率及环保性上的优势备受关注。
而其中的氧还原反应（ORR）是燃料电池性能的核心部分。
如何有效提升氧还原反应的效率和选择性，成为科研工作者迫切需要解决的问题。
Cu2-xX/CNTs纳米催化剂作为当前的研究热点，因其具有独特的物理化学性质和较高的催化活性，在氧还原反应中展现出了巨大潜力。
二、Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的构筑在制备Cu2-xX/CNTs纳米催化剂时，需要合理设计合成路径并优化催化剂的结构以获得更好的催化效果。
这里主要通过热处理或气相沉积技术对催化剂进行控制性制备，同时在CNTs上控制性地分布活性成分。
利用调控材料的结构和组分等特性，以提高其在电催化ORR反应中的效率和稳定性。
（一）Cu2-xX的合成与修饰首先，我们采用合适的化学或物理方法合成出具有特定结构和组成的Cu2-xX材料。
这一步的关键在于精确控制合成条件，如温度、压力、浓度等，以获得所需的纳米结构。
然后，通过适当的修饰手段将Cu2-xX与碳纳米管（CNTs）结合在一起。
这一过程可以增强催化剂的分散性、稳定性和电导率。
（二）CNTs的预处理与功能化在制备过程中，需要对碳纳米管进行预处理和功能化。
预处理主要是为了去除CNTs表面的杂质和缺陷，提高其结构稳定性。
而功能化则是为了增加CNTs表面的活性位点，提高其与Cu2-xX 的结合能力。
此外，功能化后的CNTs还可以提高催化剂的分散性和稳定性，从而提升其催化性能。
三、选择性调控氧还原反应机理在氧还原反应中，催化剂的选择性至关重要。
通过调控Cu2-xX/CNTs纳米催化剂的组成和结构，可以实现对氧还原反应机理的选择性调控。
第29卷第2期2015年6月南华大学学报（自然科学版）Journal of University of South China （Science and Technology ）Vol.29No.2Jun.2015收稿日期：2015－01－19作者简介：秦邦（1989－），男，湖南宁乡人，南华大学化学化工学院硕士研究生．主要研究方向：功能材料的合成与应用．*通讯作者．文章编号：1673－0062（2015）02－0114－04CuS 纳米晶光催化还原Cr （VI ）的研究秦邦，赵玉宝*，张娜，樊造，邱亮（南华大学化学化工学院，湖南衡阳421001）摘要：合成了片状、球状、花状、管状的CuS ，在可见光照射下，其光催化还原Cr（VI ）研究的结果表明：CuS 的比表面积越大，光催化还原活性越好，活性顺序为片状＞管状＞花状＞球状．关键词：硫化铜；六价铬；光催化还原中图分类号：O614.121文献标识码：BPhotocatalytic Ｒeduction of Cr （VI ）over CuS NanocrystalsQIN Bang ，ZHAO Yu-bao *，ZHANG Na ，FAN Zao ，QIU Liang（School of Chemistry and Chemical Engineering ，University of South China ，Hengyang ，Hunan 421001，China ）Abstract ：CuS nanoplates ，spheres ，flower and tubes were prepared and evaluated in the reduction of hexavalent chromium under visible light irradiation．Ｒesults reveal that CuS architectures with high surface area exhibit high and stable photocatalytic performance for reduction of Cr （VI ）and the activity order of CuS with different morphologies follows plate ＞tube ＞flower ＞sphere．key words ：copper sulphide ；Cr （VI ）；photocatalytic reduction研究表明，Cr （VI ）具有高毒性和强诱变致癌性，Cr （Ⅲ）由于迁移能力差、难以进入细胞而不具有毒理效应．从而，将Cr （VI ）还原为Cr （III ）可望成为处理含铬废水的主要方法［1-4］．光催化还原法作为一种处理含铬废水的新型环境友好方法，因具有能耗低、操作简单、无二次污染等特点而受到广泛的关注．Liu 等报道［5］，在可见光照射5h 后，α-Fe 2O 3可催化还原99%的Cr （VI ）．Li 等合成了具有高比表面积花状的Cu 2O ［6］，对Cr （VI ）的光催化还原表现出很高活性．Deng［7］等人合成了不同形貌的BiVO 4并探讨其光催化还原Cr （VI ）的活性差异．CuS 作为一种重要的P 型半导体，可广泛用于光催化、非线性光学材料、高容量锂离子电池阴第29卷第2期秦邦等：CuS纳米晶光催化还原Cr（VI）的研究极材料、纳米开关、生物传感器等领域．近年来，通过水热法、微波法、模板法等湿化学法制备了不同形貌的CuS纳米晶体材料，如纳米颗粒、纳米棒、纳米线及纳米片等［8-11］．将CuS用于光催化还原Cr（VI）的研究尚未见报道，本研究合成了片状、花状、管状、球状的CuS［12-15］，探究其可见光下催化还原Cr（VI）的活性．1试验部分1．1CuS的制备参照文献方法合成了片状［12］、花状［13］、管状［14］、球状［15］的CuS（如图1），简述如下．片状CuS：室温下，将20mL去离子水、2mL 乙二胺、1．8mL CS2于圆底烧瓶中混合均匀后，加入0．253g二水氯化铜，继续搅拌15min，然后缓慢升温至60ħ并保持4h，随后升温至105ħ反应12h，得到黑色产物，经洗涤、60ħ干燥6h 即得到片状CuS．花状CuS：将2．5mmol五水硫酸铜和2．5mmol 的五水硫代硫酸钠溶于40mL去离子水，转入50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，于150ħ下水热反应12h，冷却至室温，将沉淀洗涤、60ħ干燥6h即得到花状CuS．管状CuS：将2．4mmol二水氯化铜和2．4mmol的硫代乙酰胺分别溶于20mL去离子水，再将两溶液混合均匀，加入10mL浓度为0．4mol/L的氢氧化钠并搅拌5min，继而转入60mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中于160ħ下水热反应6h，自然冷却至室温，将沉淀洗涤、60ħ干燥6h，即得到管状CuS．球状CuS：将1mmol的五水硫酸铜和2．5mmol 的硫脲分别溶于20mL去离子水，然后等体积缓慢混合后转入50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，于180ħ下水热反应24h，自然冷却至室温，将沉淀洗涤、于60ħ干燥6h即得到球状CuS．1．2CuS物性表征采用日立S-4800型场发射扫描电子显微镜进行SEM形貌观测，在荷兰产X'pert PＲO型X射线衍射仪上进行XＲD晶相鉴定，在Micomeritics 公司Tristar3000型比表面积和孔径分析仪上于－196ħ下进行N2吸附BET测定．1．3CuS光催化还原Cr（VI）性能评价光催化还原实验在100mL反应器中进行，以18W的白光LED灯模拟可见光光源．CuS用量为0．3g/L，Cr（VI）溶液浓度为40mg/L，加入体积比为5%的无水甲醇为空穴捕获剂，用稀硫酸调节pH 为3后，避光搅拌50min使Cr（VI）达到吸脱附平衡，取样、经离心分离得到上层清液，加入二苯基碳酰二肼显色剂并测定其在540nm波长处的吸光度A；开启光源，定时取样，同样经分离、显色后测量其吸光度A．基于Lambert-beer定律，Cr（VI）的浓度变化可用其吸光度变化表示，即有：cc=AA式中：c0为达到吸脱附平衡时Cr（VI）的浓度，c为光照至某一时刻Cr（VI）的浓度．图1不同形貌CuS的扫描电镜图Fig．1SEM images of CuS crystals with different geometries511南华大学学报（自然科学版）2015年6月2结果与讨论2．1CuS 物性特征图1依次给出了片状、花状、管状和球状CuS的SEM 照片．从中可以看出，片状CuS 的长度在100 300nm 、厚度约为50nm （图1a ），花状CuS 为由厚度约100 200nm 、长度在1 2μm 的片状物聚集而成（图1b ），粒度约20nm 的纳米颗粒聚集形成内径约150nm 的中空管状CuS （图1c ），直径约1．5μm 的球状CuS 是由粒度约50nm 的纳米颗粒聚集而成的．图2为不同形貌CuS 的XＲD 图，其中所有的衍射峰均可归属为纯六角相的CuS （JCPDS No．79-2321），均未出现如Cu 2S 、CuO 等其他物相的衍射峰．这一结果表明，本研究制得的样品物相为纯的CuS．图2不同形貌CuS 的XＲD 图Fig．2XＲD patterns of CuS crystals withdifferent geometries低温氮吸附测定得到系列CuS 的比表面积列于表1．多相催化研究中，催化材料的比表面积是一个重要的参数．通常认为比表面积越大，催化材料表面可吸附反应物分子的位置越多，其催化活性越好．本研究制得的片状CuS 的比表面积高达22m 2/g ，约为球状CuS 的11倍、花状CuS 的7倍，可望具有较高的催化性能．表1不同形貌CuS 的表面积Table 1Specific surface areas fordifferent CuS geometries CuS 片状花状管状球状SBET /（m 2·g －1）2231522．2光催化性能图3给出了可见光辐照下，不同形貌的CuS上Cr （VI ）的浓度随时间变化．光催化实验表明，片状CuS 具有最高的光催化还原效率：可见光照射120min 后，Cr （VI ）的还原率达到80%以上；而在无催化剂的同样条件下，Cr （VI ）的还原率仅为8%．图3不同形貌CuS 光催化还原Cr （VI ）的动力学图线Fig．3Photocatalytic reduction of Cr （VI ）over CuS nanocrystals with different geometries动力学分析表明，不同形貌CuS 光催化还原Cr （VI ）的反应均满足准一级动力学方程．将Cr （VI ）浓度变化的对数ln （c /c 0）对时间t 进行线性拟合，即得一级反应动力学速率常数k ，结果示于图4．片状、花状、球状和管状CuS 的速率常数k分别为0．0138min －1、0．0054min －1、0．0041min －1和0．0067min －1，从而不同形貌CuS 光催化还原Cr （VI ）的活性顺序：片状＞管状＞花状＞球状．图4CuS 光催化还原Cr （VI ）的速率常数图Fig．4The apparent first-order rate constants forphotocatalytic reduction of Cr （VI ）over Cu 2Owith different morphologies考虑到片状CuS 因具有最高的比表面积，其固体表面应能够吸附更多的Cr （VI ）．基于无光条611第29卷第2期秦邦等：CuS纳米晶光催化还原Cr（VI）的研究件下吸附平衡时Cr（VI）的吸光度与吸附前Cr（VI）原液的初始吸光度之比，可得到片状、管状、花状和球状CuS的暗吸附率分别为61．5%、53.6%、12．3%和10．4%，结合它们的比表面积数据（表1），容易理解：CuS的比表面积越高，其对Cr（VI）的吸附量越大、光催化活性越高．对比片状CuS和花状CuS可以发现，尽管两者的比表面积相差高达7倍，而它们的速率常数之差不足3．5倍．这一结果说明，除比表面积外，还应有其他因素影响CuS的光催化性能，尚需进一步深入研究．3结论在模拟可见光的照射下，对不同形貌的CuS光催化还原Cr（VI）进行了研究．可见光照120min，片状CuS上Cr（VI）的光催化还原率可达到80%以上；不同形貌CuS还原Cr（VI）的性能依次为：片状＞管状＞花状＞球状，比表面积越大、光催化活性越高．参考文献：［1］夏清．化学还原法处理含铬废水工艺条件研究［J］．无机盐工业，2003，35（3）：37-39．［2］吴克明，石瑛，王俊，等．离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水的研究［J］．工业安全与环保，2005，31（4）：22-23．［3］阚小华，赵济强．高压脉冲电凝法处理电镀混合废水［J］．电镀与环保，2003，23（1）：30-32．［4］廖亮．含铬废水治理技术的应用［J］．环境技术，2002（1）：19-24．［5］Liu T Y，Zhao L，Tan X，et al．Effects of physicochemicalfactors on Cr（VI）removal from leachate by zero-valentiron and alpha-Fe2O3nanoparticles［J］．Water Sci Tech-nol，2010，61（11）：2759-2767．［6］Li S K，Guo X，Wang Y，et al．Ｒapid synthesis of flower-like Cu2O architectures in ionic liquids by the assistance of microwave irradiation with high photochemical activity［J］．Dalton Trans，2011，40（25）：6745-6750．［7］Deng W Y，Li H，Li L，et al．Photocatalytic reduction ofCr（VI）under visible light over Bi2WO6with different morphologies［J］．Chemistry Letters，2014，43（6）：936-937．［8］Jiang X C，Xie Y，Lu J，et al．Preparation and phase transformation of nanocrystalline copper sulfides（Cu9S8，Cu7S4and CuS）at low temperature［J］．J Ma-ter Chem，2000，10（9）：2193-2196．［9］Yang Y J，Xiang J W．Template-free synthesis of CuS nanorods with a simple aqueous reaction at ambient con-ditions［J］．Appl Phys A，2005，81（7）：1351-1353．［10］Lu Q Y，Gao F，Zhao D Y．One-step synthesis and as-sembly of copper sulfide nanoparticles to nanowires，nanotubes，and nanovesicles by a simple organic amineassisted hydrothermal process［J］．Nano Lett，2002，2（7）：725-728．［11］Goncalves A P，Lopes E B，Casaca A，et al．Growth of CuS platelet single crystals by the high-temperature so-lution growth technique［J］．J Cryst Growth，2008，310（11）：2742-2745．［12］Ｒoy P，Srivastava S K．Low-temperature synthesis of CuS nanorods by simple wet chemical method［J］．Ma-ter Lett．，2007，61（8/9）：1693-1697．［13］Zhang Y C，Hu X Y，Qiao T．Shape-controlled synthesis of CuS nanocrystallites via facile hydrothermal route［J］．Solid State Commun，2004，132（11）：779-782．［14］Wang X Y，Fang Z，Lin X．Copper sulfide nanotubes：fac-ile，large-scale synthesis，and application in photodegra-dation［J］．J NanopartＲes，2009，11（3）：731-736．［15］Chen X Y，Wang Z H，Wang X，et al．Synthesis of novel copper sulfide hollow spheres generated from copper（II）-thiourea complex［J］．J Crystal Growth，2004，263（1-4）：570-574．711。
