【摘 要】
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目前,作为一种重要的水处理手段,光电催化氧化技术引起了诸多研究者的关注,成为国内外水净化处理领域的热点研究课题之一。半导体催化剂是光电催化氧化技术的核心。碘化亚铜
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目前,作为一种重要的水处理手段,光电催化氧化技术引起了诸多研究者的关注,成为国内外水净化处理领域的热点研究课题之一。半导体催化剂是光电催化氧化技术的核心。碘化亚铜是一种宽间带隙的p-型半导体材(Eg≈3.1ev),具有良好的光学和电化学性能,逐渐受到了诸多研究者的普遍关注。然而,由于CuI宽的间带隙,在光电催化过程中量子效率低和光生电荷重组率高等特点,使其光电催化性能降低,这大大限制了其在光电催化领域的应用。为了提高CuI的光电催化性能,本文基于p-型半导体CuI,通过与其他半导体复合的方法,构建能抑制光生电子与空穴的复合、具有较强催化活性的新型光电催化剂,并以纳米复合物为工作电极,研究其在燃料电池中的应用和对水体污染物亚甲基蓝的光电催化降解活性的提高。具体的研究内容如下:(1)利用水热法,制备p-n异质结构纳米复合物CuI/TiO2,然后进一步通过水热法将贵金属Pt负载在纳米复合物上,得到Pt-CuI/TiO2复合材料,并将其用于甲醇燃料电池的研究。结果显示与传统的电催化氧化相比,在光照射下Pt-CuI/TiO2对甲醇电催化氧化性能提高了4倍;与纯CuI和TiO2相比较,在太阳光驱动下p-n异质结CuI/TiO2对甲醇电催化氧化性能分别提高了4.3和9.1倍。(2)以KI为I源,引入CuSO4·5H2O和Bi(NO3)3·5H2O,采用简单的水热法,制备出具有高比表面积、纳米结构的新型CuI/BiOI异质结;以制备出的CuI/BiOI为载体,通过化学方法将Pt纳米粒子负载在其表面,得到Pt-CuI/BiOI复合材料,最后对复合电极在直接甲醇燃料电池(DMFC)应用和水体污染物降解中的性能评价。研究发现,在可见光照射下Pt-CuI/BiOI复合电极对甲醇的电催化氧化和有机污染物降解亚甲基蓝性能和稳定性都明显提高。(3)通过光还原的方法将贵金属Au负载在CuI表面,合成Au-CuI等离子体复合催化剂,并将其应用在光电催化氧化乙醇和降解亚甲基蓝测试中。结果显示,与传统的电催化氧化相比,在可见光照射下,Au-CuI等离子体复合催化剂在光电催化乙醇和亚甲基蓝有机污染物降解性能分别提高了5.6倍和13倍。
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