纳米氧化亚铜电化学法制备及光催化研究进展.pdf

第30 卷第5 期环境化学 Vol. 30,No. 5
2011 年 5 月 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY May 2011
纳米氧化亚铜电化学法制备及光催化研究进展
陈善亮1 朱耿臣2 应鹏展1顾修全1 高榆岚1
(1. 中国矿业大学材料科学与工程学院,徐州,221116; 2. 微山崔庄煤矿有限责任公司,济宁,277606)
摘要综述了采用电化学法制备纳米氧化亚铜的工艺条件、影响因素、形成机理及纳米氧化亚铜在光催化
降解工业废水中有机污染物方面的最新研究进展,并指出电化学制备工艺和催化降解研究存在的不足及以后
的研究方向与趋势.
关键词氧化亚铜,电化学法,光催化,偶氮染料,有机污染物,废水.
目前,绝大多数的半导体光催化剂都只能在紫外光波长范围内催化降解有机污染物,对太阳光的直
接利用率很低. 提高这些半导体光催化剂的太阳光利用率的大量研究工作主要集中在对半导体的不同
金属掺杂复合、贵金属表面沉积等方面,但研究进展不大. 因此,研究新的能更有效地利用太阳光的半导
体光催化剂成为近年来科研工作的热点.
Cu2 O是一种p 型半导体,禁带宽度为2. 1eV,作为光催化剂时最大的优点是可以吸收太阳光中的可
[1] [2]
见光,激发出光生电子空穴对,有效催化降解工业印染废水、含氮农药等,很大程度上弥补了TiO2
等禁带宽度较大的半导体光催化剂难以在可见光波长范围内催化降解的缺陷,在有机污染物光催化降
[3]
解领域展现出很大的潜力. 同时,Cu2 O也是一种重要的无机化工原料,在海洋防污涂料、太阳能电
[4]
池等方面具有广泛的用途,由于其无毒、制备成本低、材料广泛易得等特点,引起众多研究者的重视.
Cu2 O制备方法较多,主要包括电化学法、水热法、多元醇法、溶剂热法等,其中电化学法制备纳米氧化亚
铜具有制备流程短、能耗低、容易制备面积较大的薄膜、可控制合成产品的形貌[5]和晶体学生长方向[6]
等优点,成为当前研究的热点.
本文结合前人的工作和作者的研究对电化学法合成纳米Cu2 O以及纳米Cu2 O在可见光下对不同有
机污染物的光催化机理和性能作一综述.
1 电化学法制备纳米氧化亚铜
1. 1 阳极氧化法
阳极氧化法制备纳米氧化亚铜是一种较成熟的工艺,国内外对此开展了广泛的研究. 其主要原理是
在碱性电解液中铜阳极发生氧化反应,产生了Cu + ,而在阴极上发生还原反应,在电解液中产生OH - ,
铜阳极上产生的Cu + 和阴极释放的OH - 结合. 目前,阳极氧化法制备纳米氧化亚铜多采用以纯铜片做
电极,在NaCl 碱性溶液中合成,氧化亚铜是通过阳极铜溶解并发生水解沉淀反应而生成的. 其合成机
理[7]为:
Cu + Cl - →(CuCl - )吸附
CuCl - + n - 1 Cl - - e CuCl1 - n
阳极: ( )吸附( ) → n (1)
1 - n - - -
CuCln + 2 OH →Cu(OH)2 + nCl (n = 2,3)
- -
2Cu(OH)2 →Cu2 O + H2 O + 2OH
-
阴极: 2H2 O + 2e→H2 ↑+ 2OH
总反应式为: 2C