缺陷度對純石墨烯-氧化亞銅復合光催化劑效能的影響機制研究.pdf

1、半導體光催化技術是治理環(huán)境問題的一種理想的技術手段，受到各國研究者的廣泛關注。高效能半導體光催化材料是該技術實用化的前提條件，其相關研究已成為材料和化學領域研究的新熱點。在過去的幾年中，許多高效的半導體光催化材料被陸續(xù)地發(fā)現(xiàn)并應用到實際生活中。其中Cu2O半導體光催化材料以其價格便宜、無毒、對環(huán)境友好、反應活性較高等優(yōu)點成為半導體光催化材料的研究熱點。然而，Cu2O在實際應用中存在著穩(wěn)定性較差、光響應范圍窄、回收困難等缺點，無法發(fā)揮其潛

2、在的價值。三維泡沫狀石墨烯以其大的比表面積，優(yōu)異的電子傳導速率和三維交聯(lián)的多孔結構受到了材料學界的廣泛關注。目前大面積可控制備高質量三維石墨烯的主要方法是化學氣相沉積法（CVD），它是以多孔的泡沫狀金屬，如泡沫銅和泡沫鎳作為催化劑基底來合成大量石墨烯的。此方法過程簡單，條件可控，能夠快速高效的合成出實驗所需的不同質量的石墨烯。同化學還原方法制備的氧化石墨烯或者還原氧化石墨烯相比，用此方法制備的石墨烯不含有大量含氧官能團，因此便于揭示石墨

3、烯在復合材料中的角色。
　　本文主要從改善Cu2O半導體光催化降解染料的途徑入手，通過將Cu2O與泡沫狀石墨烯有效復合，來克服Cu2O在光催化材料應用方面的缺點，進而提高它的可見光光催化降解活性。泡沫狀石墨烯的合成是以泡沫銅金屬為催化劑和基底，以氫氣和甲烷為反應氣體，經(jīng)過高溫反應獲得泡沫銅基石墨烯。通過改變CVD反應的溫度、甲烷的流量分別制備具有不同缺陷程度的石墨烯。接著，本實驗通過簡單的一步液相還原的方法，制備出石墨烯/氧化亞銅

4、復合物。實驗結果表明，甲基橙為降解染料時，當CVD反應的溫度為1000℃，甲烷流量為7sccm，合成的石墨烯和氧化亞銅的復合物表現(xiàn)出了最佳的光催化降解率。進一步研究表明，復合催化劑光催化活性的高低與樣品中石墨烯的缺陷有非常密切的關系，只有當石墨烯的缺陷值處于某一適當?shù)姆秶?，制備的復合物才會在可見光下表現(xiàn)出較高的光催化效率。光譜測試結果證明適量的石墨烯缺陷能調控Cu2O顆粒的形貌和粒徑，降低Cu2O的禁帶寬度，有效地將光生電子和空穴對分開