Cu2O的制備及催化降解性能研究

謝艷春 姚巡（西南交通大學材料科學與工程學院，四川成都610031）

Cu2O的制備及催化降解性能研究

謝艷春 姚巡（西南交通大學材料科學與工程學院，四川成都610031）

采用液相還原法制的催化備了納米尺寸的Cu2O材料，研究了不同反應溫度對其形貌及催化降解性能的影響。研究結果表明，不同反應溫度對Cu2O納米材料的形貌有很大的影響，其催化降解性能亦有明顯的差異。當反應溫度為60°C時，所制備的樣品在無光下降解性能最佳，可達到89.1%。

Cu2O；反應溫度；催化降解

Cu2O是一種窄帶隙的半導體材料，其禁帶寬度為2.17eV[1],是一種能被可見光激發的半導體材料，廣泛應用于各個領域。其制備方法有電沉積法[2]、蒸鍍法[3]，溶劑熱法及液相還原法[4]等方法，本文采用能耗小、易于控制的液相還原法制備得到了形狀規則的Cu2O納米材料。

1 實驗

配制5份40 ml 1mol/L的CuSO4·5H2O溶液，分別調節反應溫度至40°C、50°C、60°C、70°C和80°C，各快速加入20 ml 5mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌10分鐘。再緩慢加入40 ml 2mol/L的葡萄糖溶液，攪拌60分鐘。將所得的紅色混合物用蒸餾水和乙醇各清洗數次，離心，干燥。

2 結果與討論

2.1 樣品的物相分析（XRD）

圖1為不同反應溫度下制備的Cu2O納米材料的XRD圖譜，S1到S5分別為40°C、50°C、60°C、70°C和80°C下制得的樣品。由圖1可以看出，衍射角2θ為29.54°、37.00°、42.61°、62.44°、74.40°及77.61°處出現的衍射峰與Cu2O晶體的標準衍射峰(JCPDS no.65-3288)相匹配。沒有其他物質的峰出現，說明制得的樣品均為純的Cu2O樣品。

圖1 不同反應溫度下制備的Cu2O的XRD譜圖

2.2 樣品的微觀形貌分析（SEM）

圖2為不同反應溫度下制備的Cu2O納米材料的微觀形貌圖，可以看出，反應溫度為40°C時制備的樣品S1為規則的球形。隨著反應溫度的升高，其形貌發生變化，Cu2O微球上逐漸出現凸起，溫度升至60°C時表面凸起比較明顯。在此基礎上再升高溫度，球型Cu2O逐漸變為立方體。

圖2 不同反應溫度下制備的Cu2O的SEM圖

2.3 催化降解性能研究

本文通過在無光條件下催化降解甲基橙溶液來研究所制備的Cu2O樣品的催化降解性能。圖3為不同反應溫度下制備的Cu2O納米材料的催化效果圖，可以看出，反應溫度為60°C時制備的樣品即S3的催化降解性能最好，24h可達到89.1%，這

可能與其特殊的表面形貌有關，球形表面的凸起增加了催化材料與甲基橙的接觸面積，故其催化降解性能提高。而40°C及50°C下制備的樣品的催化降解效率較70°C

圖3 不同反應溫度下制備的Cu2O的催化效果圖及60°C下制備樣品的降解全譜圖

和80°C下制備的樣品相比，催化降解效率較高，即溫度較高的情況下制備的Cu2O納米材料的催化降解效率反而比較低。這可能是由于其形貌的變化引起的，當溫度升高時，Cu2O納米球逐漸變為立方體，其表面積減小，與甲基橙的接觸面積也隨之減小，導致其催化降解效率降低。

3 結語

本文通過液相還原法制備了Cu2O微納米材料，研究了不同反應溫度下制備的樣品在無光下對甲基橙的催化降解性能。結果表明，不同的反應溫度對Cu2O的形貌影響較大，當反應溫度為60°C時制備的Cu2O樣品的催化降解性能最佳，可達到89.1%。

[1]Zhang X,Song J,Jiao J,et al.Preparation and photocatalytic activity of cuprous oxides[J].Solid State Sciences,2010,12(7):1215-1219.

[2]Huang L,Wang H,Wang Z,et al.Cuprite nanowires by electrodeposition from lyotropic reverse hexagonal liquid crystal?line phase[J].Chemistry of materials,2002,14(2):876-880.

[3]Yanagimoto H,Akamatsu K,Gotoh K,et al.Synthesis and characterization of Cu2O nanoparticles dispersed in NH2-terminat?ed poly(ethylene oxide)[J].Journal of Materials Chemistry,2001,11(9):2387-2389.

[4]Ram S,Mitra C.Formation of stable Cu2O nanocrystals in a new orthorhombic crystal structure[J].Materials Science and Engineering:A,2001,304:805-809.

謝艷春（1991-），女，漢，甘肅，西南交通大學，碩士研究生，研究方向:功能材料，姚巡，西南交通大學，功能材料