异质结纳米材料光催化性能
光催化产氢 c3n4 异质结
光催化产氢是指利用光能将水分解为氢和氧的一种技术。
这种技术可以利用可再生能源来产生氢燃料，从而实现清洁能源的生产和利用。
在光催化产氢过程中，催化剂的选择和设计至关重要。
C3N4异质结作为一种重要的光催化剂，在光催化产氢中具有很大的潜力。
1. C3N4的特性C3N4是一种具有开放排列的异质结构，其分子结构中含有大量的氮原子，具有良好的光吸收性能。
这种材料具有高表面积、良好的光催化活性和稳定性等优良特性，可以作为一种理想的光催化剂。
C3N4还具有低成本、易获取等优点，因此在光催化产氢领域备受关注。
2. C3N4异质结的设计与制备在C3N4的基础上构建异质结，可以有效改善其光催化性能。
一种常见的策略是引入其他金属催化剂或半导体材料与C3N4形成异质结，以增强其光吸收能力和光生载流子的分离效率。
将贵金属纳米颗粒加载到C3N4表面，可以提高其光催化活性。
另一种策略是在C3N4表面修饰半导体材料，如二氧化钛或二硫化钨等，形成异质结以提高其光生电子和空穴的分离效率。
这些设计和制备方法都可以有效改善C3N4的光催化性能，增强其在光催化产氢中的应用潜力。
3. C3N4异质结在光催化产氢中的应用C3N4异质结在光催化产氢中具有广泛的应用前景。
研究表明，C3N4异质结能够有效吸收可见光，并促进光生电子和空穴的分离，从而加速水的光解反应。
与单一的C3N4相比，C3N4异质结不仅具有更高的光催化活性，而且还能够实现光谱范围的拓宽，使得其在不同光照条件下都具有优异的性能。
C3N4异质结在太阳能光解水制氢、光催化CO2还原等领域具有重要的应用价值。
4. C3N4异质结的挑战与展望尽管C3N4异质结在光催化产氢中表现出良好的性能，但也面临一些挑战。
其光催化机理尚未完全明确，需要进一步深入的研究。
C3N4异质结的制备方法和工艺还需要进一步优化，以提高其稳定性和可控性。
C3N4异质结的应用范围还有待扩大，需要更多的实验和理论研究来探索其在不同光催化领域的潜力。
异质结 内建电场 光催化 光催化 产氢 硫化物 单原子-概述说明以及解释
异质结内建电场光催化光催化产氢硫化物单原子-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述随着环境污染和能源危机的日益加剧，开发高效、环保的能源转化技术成为当前重要的研究方向之一。
光催化产氢技术作为一种可持续发展的能源转化方式，具有巨大的应用潜力。
在光催化产氢过程中，异质结、内建电场和硫化物单原子等材料起着重要的作用。
本文将首先介绍异质结的概念和特点，其中异质结作为一种具有不同晶体结构或化学成分的界面结构，其在光催化中扮演着重要角色。
其次，我们将探讨内建电场在光催化过程中的作用机制，内建电场能够调控光生载流子的分离和传输，从而提高光催化产氢的效率。
最后，我们将详细介绍硫化物单原子在光催化产氢中的应用，硫化物单原子具有良好的光催化活性和稳定性，可有效促进水的光解产氢反应。
通过对这些关键材料和机制的研究，我们有望为光催化产氢技术的发展提供新的思路和解决方案，推动能源领域的创新和进步。
1.2 文章结构文章结构部分包括引言、正文和结论三个部分。
在引言中，我们将介绍文章的主题和研究背景，引出文章的研究目的。
在正文中，我们将详细探讨异质结的概念和特点，内建电场在光催化中的作用，以及硫化物单原子在光催化产氢中的应用。
最后，在结论部分，我们将对整个研究进行总结，并展望未来的研究方向，最终得出结论。
整个文章结构分明，逻辑清晰，有助于读者对研究内容进行系统地理解和掌握。
1.3 目的本文的目的是探讨异质结内建电场在光催化中的作用以及硫化物单原子在光催化产氢中的应用。
通过对这些关键概念的深入研究，我们希望能够揭示它们在光催化领域中的重要性和潜在应用，为开发更高效的光催化材料提供理论基础和实践指导。
同时，本文也旨在为读者提供对光催化产氢技术的深入了解，促进相关领域的研究和发展。
通过系统的分析和讨论，我们希望为光催化产氢技术的发展做出贡献，推动清洁能源产业的进步与发展。
2.正文2.1 异质结的概念和特点异质结是指两种不同材料的结合界面，具有不同晶格结构和能带结构的区域。
纳米材料的光学吸收率与光催化效果
纳米材料的光学吸收率与光催化效果在当今科技领域，纳米材料因其独特的性质和广泛的应用前景备受关注。
其中，纳米材料的光学吸收率和光催化效果是两个关键的特性，它们在能源、环境、医学等众多领域都发挥着重要作用。
要理解纳米材料的光学吸收率，首先得明白光是一种电磁波。
当光照射到材料表面时，部分光会被反射，部分会被吸收，还有一部分会透过材料。
而纳米材料由于其尺寸极小，通常在 1 到 100 纳米之间，这就导致了其与普通宏观材料在光学性质上存在显著差异。
纳米材料的尺寸效应是影响其光学吸收率的重要因素之一。
随着尺寸的减小，纳米材料的比表面积增大，表面原子所占比例增加。
这些表面原子的配位不饱和，具有较高的活性，能够与入射光发生更强烈的相互作用，从而提高光学吸收率。
比如说，纳米金属颗粒的表面等离子共振效应就是一个典型的例子。
当纳米金属颗粒的尺寸和形状合适时，在特定波长的光照射下，自由电子会集体振荡，产生强烈的吸收峰，使得纳米金属颗粒在该波长处具有极高的光学吸收率。
纳米材料的能带结构也对光学吸收率有着关键影响。
与体相材料相比，纳米材料的能带结构会发生变化，出现量子限域效应。
这意味着能隙会随着纳米材料尺寸的减小而增大或减小，从而改变了对不同波长光的吸收能力。
例如，纳米半导体材料的能隙变大时，其吸收边会向短波方向移动，表现出蓝移现象；反之，能隙变小时则会出现红移现象。
此外，纳米材料的形貌和结构同样会影响光学吸收率。
比如，纳米线、纳米管、纳米片等不同的形貌，其对光的散射和吸收特性各不相同。
具有多孔结构的纳米材料，由于内部存在大量的孔隙和界面，能够增加光的多次散射和吸收路径，进而提高光学吸收率。
说完光学吸收率，咱们再聊聊光催化效果。
光催化是指在光的照射下，材料能够促进化学反应的进行。
纳米材料在光催化领域展现出了巨大的潜力。
纳米材料的高光学吸收率为其光催化性能提供了基础。
吸收更多的光能意味着能够产生更多的光生载流子，即电子和空穴。
原位水热合成SrTiO3／TiO2复合纳米纤维及光催化性能
腐蚀等优点 ， 在降解废水和空气中有机污染物方面具有广阔的应用前景．因而 ， 有关 Ｔ ｉ 半导体光催 Ｏ 化的研究受到了越来越多的关注 娟 ， Ｊ 科研工作者对其催化机理及制备方法 已进行 了广泛研究 ， 并取
得 了一定进展．然而 ， 由于受到激发波长等因素的限制 ， 将其完全应用于工业化过程还存在许多困难． ＴＯ 禁带较宽［ ｉ 锐钛矿 Ｅ ＝ ． Ｖ； 四方 晶系； 间群 为 ｏ９ １ ／ ｍ ） ， ３ ２ｅ 属 空 ４（４ ａ ｄ ］ 其响应 的激发 波长为 １ ３７ ５ａ 属于紫外光区域 ， ８ ． ｍ， 太阳光利用率低 ； 其次是光生电子和空穴复合几率高 ， 量子效率低 ． 因此 ， 通过贵金属沉积、 离子掺杂 、 染料敏化及半导体复合等方法对 ＴＯ 光催化剂进行改性 ， ｉ 不仅可 以使光生载流子在不同能级半导体之间转移， 而且还能有效分离载流子 ， 延长载流子寿命 ， 增加量子 效率 ， 高光 催化 活性 ¨ Ｊ 提 ．
李跃 军‘ ，曹铁 平 ， 王长华 邵 长路 ，
（ ．东北 师范大学 先进 光电子功 能材料研究 中心 ，长春 １０ ２ ； １ ３０ ４
２ ．白城师范学 院化学 系，白城 １７０ ） ３０ ０ 摘 要 以利用静 电纺丝技术制备 的 ＴＯ ｉ 纳米纤维为模板和反应物 ， 原位水 热合成 了具有异质结构 的 ＳＴＯ／ ｒｉ， ＴＯ ｉ：复合 纳米 纤维 ．采用 ｘ射线衍射 （ Ｒ 、扫描电子显微镜 （ Ｅ 、 Ｘ Ｄ） Ｓ Ｍ） 能量散射光谱 （ Ｄ ） 高分辨透射 电 ＥＳ、 子显微镜 （ Ｒ Ｅ 和 ｘ射线光电子能谱 （ Ｐ ） Ｈ Ｔ Ｍ） Ｘ Ｓ 等测 试手段 对样 品的结构 和形 貌进行 了表征 ．用 罗丹 明 Ｂ （ Ｂ 模 拟有 机污染 物进行 了光催化 降解实验 ．结果表明 ， ｒｉ Ｒ） ＳＴＯ 纳米立方体均匀地生长在 ＴＯ 纳米纤维 表 ｉ： 面， 得到 了异质结构复合光催化剂 ， 其与纯 ＴＯ 纳米 纤维 相比光催化活性 明显提高 ， ｉ。 且易于分离 、 回收和再 利用 ， 循环使用 ５次 ， Ｂ的降解 率仍 保持在 ９ ％ 以上．初步探讨 了 ＳＴＯ ／ ｉ： Ｒ ７ ｒｉ ＴＯ 异质结 的生长机制和光催 化
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和传统能源的日益枯竭，寻找清洁、可再生的能源已经成为全球关注的焦点。
光催化制氢技术以其环保、可持续、可再生等优势受到了广泛的关注。
在众多的光催化材料中，全有机异质结材料因其结构独特、制备工艺简单等优点备受关注。
本文以g-C3N4为研究对象，通过制备全有机异质结光催化剂，探讨其制氢性能及潜在应用。
二、g-C3N4概述g-C3N4是一种具有独特二维层状结构的非金属光催化剂。
其优点在于结构稳定、制备成本低、无毒等。
此外，g-C3N4具有较好的可见光吸收性能，能够在可见光下驱动水分解制氢，是一种极具潜力的光催化材料。
三、全有机异质结光催化剂的制备与表征本研究采用全有机异质结结构，通过将不同能级的有机分子与g-C3N4结合，形成异质结结构。
首先，通过化学气相沉积法制备g-C3N4纳米片；然后，将具有合适能级的有机分子通过物理吸附或化学键合的方式与g-C3N4结合，形成全有机异质结光催化剂。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的光催化剂进行表征，证实了全有机异质结结构的成功制备。
四、光催化制氢性能研究本部分主要研究全有机异质结光催化剂的制氢性能。
首先，在模拟太阳光照射下，对所制备的光催化剂进行光催化制氢实验。
实验结果表明，全有机异质结光催化剂具有较高的制氢速率和稳定性。
此外，通过改变有机分子的种类和含量，可以调节光催化剂的能级结构，进一步优化其制氢性能。
同时，我们还研究了催化剂的循环使用性能和稳定性，发现该催化剂具有良好的循环使用性能和长期稳定性。
五、性能优化与机理探讨为了进一步提高全有机异质结光催化剂的制氢性能，我们进行了性能优化研究。
通过改变催化剂的制备条件、调节有机分子的种类和含量等手段，实现了制氢性能的显著提升。
此外，我们还通过理论计算和实验手段探讨了光催化制氢的机理。
结果表明，全有机异质结结构能够有效地促进光生电子和空穴的分离和传输，从而提高光催化制氢的效率。
异质结光催化
异质结光催化异质结光催化是一种新兴的催化技术，它将异质结材料与光催化技术相结合，具有广泛的应用前景。
异质结光催化技术以其高效、环境友好的特点，在能源转化、环境治理、有机合成等领域展现出巨大的潜力。
在能源转化方面，异质结光催化技术可以用于太阳能光电转化。
通过将光敏材料与半导体材料结合，可以实现太阳光的高效转化为电能。
例如，通过将钛酸钡纳米片和二氧化钛纳米颗粒组装成异质结，可以实现对太阳能的高效吸收和光电转化。
这种异质结光催化系统具有较高的光电转化效率和稳定性，可以为可再生能源的开发和利用提供新的途径。
在环境治理方面，异质结光催化技术可以用于有害气体的降解和废水处理。
例如，将钛酸钡和氧化锌纳米颗粒组装成异质结，可以利用光催化反应将有害气体如二氧化硫、甲醛等转化为无害的物质。
同时，异质结光催化技术还可以用于废水中有机物的降解和重金属离子的去除。
通过调控异质结材料的组合和结构，可以实现对不同污染物的高效去除和降解，为环境治理提供了新的解决方案。
在有机合成方面，异质结光催化技术可以用于有机反应的促进和选择性控制。
通过将金属纳米颗粒和有机分子组装成异质结，可以利用光催化反应实现有机反应的高效催化。
例如，将银纳米颗粒和二氧化钛纳米线组装成异质结，可以实现对有机物的选择性氧化反应。
这种异质结光催化系统具有高效、低成本和可重复使用等优点，可以为有机合成的绿色化提供新的途径。
异质结光催化技术是一种具有广泛应用前景的催化技术。
它在能源转化、环境治理和有机合成等领域展现出巨大的潜力。
随着对异质结材料和光催化机制的深入研究，异质结光催化技术将进一步发展，并为解决能源与环境问题提供有效的解决方案。
我们有理由相信，异质结光催化技术将在未来的科技发展中发挥重要作用，为人类的可持续发展做出贡献。
AgIAgBrSiO2异质结纳米复合材料的制备及其光催化降解研究
AgI-AgBr/SiO2异质结纳米复合材料的制备及其光催化降解研究随着经济水平的不断发展，人们生活质量的不断提高，人们的健康意识也不断加深，追求健康的生存环境已经成为人们目标。
然而目前在治理水体中难以降解的有机污染物时通常采用的大部分光催化剂只有在紫外光下才具有催化活性，不能够有效利用自然界的大部分可见光，因此利用半导体技术制备具有可见光催化活性的光催化剂成为了目前研究的热点，本研究主要目的是研究一种利用可见光对水体中有机污染物进行降解的半导体光催化剂。
本研究以有序介孔SiO2为载体，首先用沉积-沉淀法制备AgBr/SiO2复合材料，利用AgI的溶度积比AgBr的小，采用简单的离子交换手段，用I-取代AgBr中的部分Br-即可在AgBr的表面生成AgI，构建AgI/AgBr异质结，制备AgI-AgBr/SiO2异质结构纳米复合材料，这样就将介孔SiO2与AgX有效的结合起来，形成了具有高比表面积及特殊性能的纳米复合颗粒。
Ag本身具有的光敏性能在与介孔二氧化硅复合后将得到进一步的继承甚至加强，这种具有新颖结构的无机复合材料在催化、吸附分离、光电、生物等领域具有更加广泛的应用。
国内外研究现状：有序介孔二氧化硅材料具有以下主要特征：(1)大的比表面积和孔道容量；(2)材料颗粒外形规则，且具有可控性；(3)孔道结构规则并且保持高度的有序性；(4)孔径均匀分布窄，并在一定纳米范围内(2nm~10nm)连续可调；(5)具有很好的水热稳定性[1,2]。
这些特性使其在催化、吸附脱附方面有很重要的应用，并且近几年逐渐发展成为一种良好的载体材料。
由于氧化硅材料具有无毒、原材料丰富、生物兼容性好并且制备技术成熟等优点使其成为目前研究开发的热点[3]。
各种新型的二氧化硅复合材料也不断的被研究出来，并且应用于各个领域。
AgX由于其独特的光敏性，目前已越来越多的被应用到光催化剂制备领域，通常通过沉积-沉淀法负载到各种载体上，形成各种复合型光催化剂。
Co-BiVO4异质结光催化剂的制备及其性能
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第11期·4080·化 工 进展Co-BiVO 4异质结光催化剂的制备及其性能黄文迪1，孙静2，申婷婷2，王西奎1（1齐鲁工业大学化学与制药工程学院，山东 济南 250353；2齐鲁工业大学环境科学与工程学院，山东 济南250353）摘要：采用一步水热法合成具有高效光催化活性的Co-BiVO 4纳米复合材料。
该材料通过Co 氧化物包覆在钒酸铋表面构成p-n 型异质结结构。
通过X 射线衍射仪（XRD ）、扫描电子显微镜（SEM ）、高倍透射电镜（HRTEM ）、X 射线光电子能谱（XPS ）、紫外可见漫反射（UV-vis DRS ）等对所制备的纳米光催化剂进行形貌、结构、组成及光电性能表征分析。
发现Co 是以氧化物的形式负载在BiVO 4的表面，并且复合材料的可见光吸收带发生了红移。
利用亚甲基蓝（MB ）作为目标污染物，以可见光作为光源考察不同材料的光催化性能。
结果表明，Co-BiVO 4复合光催化剂的催化活性明显高于纯BiVO 4。
当Bi 和Co 的复合比为2∶1时，Co-BiVO 4的光催化活性最高，与纯BiVO 4相比光催化反应速率提高了4倍。
本研究完善了铋系异质结和过渡金属提高光催化活性的相关机理。
关键词：催化剂；钴-钒酸铋；异质结；水热；降解中图分类号：O643.36 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4080–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0407Preparation and properties of Co-doped BiVO 4 heterojunction photocatalysts fabricated by hydrothermal methodHUANG Wendi 1，SUN Jing 2，SHEN Tingting 2，WANG Xikui 1（1College of Chemical and Pharmaceutical Engineering ，Qilu University of Technology ，Jinan 250353，Shandong, China ；2College of Environmental Science and Engineering ，Qilu University of Technology ，Jinan 250353，Shandong,China ）Abstract: A unique Co-BiVO 4 photocatalyst with heterostructure was synthesized via a simple one-stephydrothermal method. The material forms a p-n-type heterojunction structure by coating cobalt oxide on the surface of BiVO 4. The morphology, structure, composition and optical property of the as-prepared nanocomposites were characterized by XRD, SEM, HRTEM, XPS, and UV-vis DRS. Characterization analysis showed that cobalt loaded on the surface of BiVO 4 as oxide and the catalyst showed a significant red-shift in the absorption band in the visible region. The photocatalytic activities of the samples were examined by studying the degradation of methylene blue (MB) under visible-light irradiation. The results showed that the photocatalytic activity of Co-BiVO 4 was increased by 4 times, compared with pure BiVO 4 under visible light irradiation. The best photocatalytic activity was achieved when the molar ratio of Bi ∶Co was 1∶2. The improving mechanisms of bismuth heterojunction and transition metal were further elucidating in the work.Key words: catalyst ；Co-BiVO 4；heterojunction ；hydrothermal ；degradation物控制化学与工艺。
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密级★保密期限：（涉密论文须标注）Z S T UZhejiang Sci-Tech University硕士学位论文Master’s Thesis中文论文题目: p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料的结构及其光催化性能研究英文论文题目：Structure and photocatalytic performance of p-n heterojunction Cu2O/TiO2 nanomaterals学科专业：应用化学作者姓名：周冬妹指导教师：王惠钢完成日期：2015年1月浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日目录中文摘要 (I)Abstract (II)第一章前言 (1)1.1背景 (1)1.2文献综述1.2.1纳米TiO2概述 (1)1.2.2纳米Cu2O概述 (2)1.2.3 p-n异质结用于光催化的基本原理 (2)1.2.4p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料光催化反应的研究进展 (4)1.3本课题的选题思路及研究内容 (6)参考文献 (7)第二章还原法制备的Cu2O/TiO2异质结纳米颗粒及其光催化性能 (11)2.1引言 (11)2.2实验 (11)2.2.1主要试剂和仪器 (11)2.2.2实验方法和步骤 (12)2.3实验结果与讨论 (13)2.3.1Cu2O/TiO2颗粒的表征 (13)2.3.1.1XRD表征 (13)2.3.1.2XPS表征 (14)2.3.1.3SEM与TEM表征 (15)2.3.1.4PL表征 (17)2.3.1.5DRS表征 (18)2.3.2光催化性能实验 (19)2.3.2.1光催化降解装置 (19)2.3.2.2对亚甲基蓝的光催化降解性能 (19)2.3.3Cu2O/TiO2复合材料中Cu2O颗粒的粒径调控 (20)本章小结 (23)第三章还原法制备的Cu2O/TNTS及其光催化性能(方法A) (25)3.1引言 (25)3.2实验 (25)3.2.1主要试剂和仪器 (25)3.2.2实验方法和步骤 (26)3.2.2.1TNTS的合成 (26)3.2.2.2Cu2O/TNTS的制备 (26)3.2.2.3Cu2O/TNTS中Cu2O粒径的调控 (26)3.3实验结果与讨论 (26)3.3.1Cu2O/TNTS的表征 (26)3.3.1.1XRD表征 (26)3.3.1.2SEM与TEM表征 (27)3.3.1.3DRS表征 (29)3.3.1.4N2吸附-脱附表征 (30)3.3.2吸附性能 (31)3.3.3光催化性能实验 (32)3.3.4Cu2O/TNTS复合材料中Cu2O颗粒的粒径调控 (33)本章小结 (37)参考文献 (37)第四章水热法制备的Cu2O/TNTS及其光催化性能(方法B) (39)4.1引言 (39)4.2实验 (39)4.2.1主要试剂和仪器 (39)4.2.2实验方法和步骤 (40)4.3实验结果与讨论 (40)4.3.1Cu2O/TNTS的表征 (40)4.3.1.1XRD表征 (40)4.3.1.2SEM与TEM表征 (41)4.3.1.3PL表征 (44)4.3.1.4DRS表征 (44)4.3.1.5N2吸附-脱附表征 (45)4.3.2吸附实验结果与讨论 (46)4.3.2.1吸附性能实验 (46)4.3.2.2吸附重复性实验 (47)4.3.3光催化性能实验 (47)本章小结 (48)参考文献 (49)第五章两种方法制备的Cu2O/TNTS对比 (51)5.1引言 (51)5.2实验方法对比 (51)5.3光催化剂表征对比 (52)5.3.1XRD表征对比 (52)5.3.2SEM与TEM表征对比 (52)5.3.3N2吸附-脱附与BET表征对比 (54)5.4吸附性能对比 (55)5.5光催化性能对比 (56)本章小结 (58)参考文献 (58)第六章总结 (60)硕士期间发表的论文 (61)致谢 (62)中文摘要纳米TiO2具有光化学稳定性好、不产生二次污染等优点在可再生能源利用和环境保护等领域具有潜在的应用前景。
但由于其只能吸收紫外光，这就极大限制了纳米TiO2在光催化领域的应用与发展。
为了扩展纳米TiO2的光响应范围，本文以p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料为主要研究对象，分别研究了纳米TiO2颗粒和钛酸盐纳米管负载纳米Cu2O的复合光催化剂的光催化性能，以及探讨了纳米Cu2O的粒径大小对复合纳米材料光催化性能的影响，为制备高效的异质结纳米复合光催化材料提供了参考，具体内容如下：以商用的TiO2（P25）为原材料水热制备钛酸盐纳米管(TNTS)，再用浸渍还原法将纳米Cu2O还原在P25和TNTS表面上，合成Cu2O/P25和Cu2O/TNTS(方法A)，然后将合成的Cu2O/P25进一步水热合成Cu2O/TNTS(方法B)，通过XRD表明，还原法制备的Cu2O 纯度较高，TEM和SEM表明Cu2O以2-3 nm小颗粒形式负载在P25和TNTS表面，Cu2O/TNTS(方法B)具有较好的形貌，而Cu2O/TNTS(方法A)纳米管有所断裂，N2吸附-脱附表明Cu2O/TNTS(方法B)具有较大比表面积，Cu2O/TNTS(方法A)的比表面积比单一组分TNTS更小，DRS(固体紫外漫反射)阐明了纳米Cu2O与TiO2是通过化学键结合在一起的。
通过对还原剂浓度的调控来改变Cu2O/P25和Cu2O/TNTS(方法A)上纳米Cu2O的粒径大小及分布，TEM测试能表明，随着葡萄糖浓度的增加，复合材料上纳米Cu2O的粒径是变小的，分布更分散，通过对亚甲基蓝的光催化降解实验能证明纳米Cu2O粒径更小的复合材料表现出更好的光催化活性，DRS测试表明纳米Cu2O粒径的变小由于量子限制效应会使其能隙变大，使得p-n结构中的两个半导体的导带能隙差距更大，有利于光生电子在p-n结界面的有效转移从而提高光催化活性。
在吸附实验中，探究两种方法制备的Cu2O/TNTS的吸附性能，得出Cu2O/TNTS(方法B)的吸附性能优于单一组分的TNTS，而Cu2O/TNTS(方法A)的吸附性能弱于单一组分的TNTS，在吸附热力学模型研究中，两者都符合Langmuir吸附等温方程式，在动力学研究中，Cu2O/TNTS(方法A)符合二级动力学模型，而Cu2O/TNTS(方法B)符合一级动力学模型，说明两种方法制备的Cu2O/TNTS的吸附模式是不一样的。
在光催化试验中，探究两种方法制备的Cu2O/TNTS在可见光照射下的光催化性能，以及探究了Cu2O/TNTS在催化降解亚甲基蓝过程中的活性物质影响。
实验结果表明，Cu2O/TNTS(方法B)比Cu2O/TNTS(方法A)具有更高的光催化活性。
关键词：纳米Cu2O；光催化；吸附Structure and photocatalytic performance of p-n heterojunction Cu2O/TiO2nanomateralsAbstractNano-TiO2 has a potential application prospect in environmental protection and renewable energy because of its good photochemical stability and free-from secondary pollution.Because TiO2only absorb ultraviolet light,which greatly limites its photocatalysis application and development.In order to expand its photoresponse to visible light rang,we set the p-n Cu2O/TiO2 heterojunction nanomaterals as the main research object, the thesis studied the photocatalytic performance of Cu2O-loaded TiO2particles and titanate nanotubes respectively,especially focused on the influence of Cu2O particle size on the properties of composite photocatalytic nanomaterials.It provides the basis for the development of new hight efficiency p-n heterojunction photocatalyst.Main comtent includes：P25 was used as raw material to synthesized the titanate nanotubes(TNTS）with hydrothermal treatment,we obtained the Cu2O/TiO2and Cu2O/TNTS(method A) by impregnation reduction method,then Cu2O/TiO2was used as the substrate to further hydrothermal synthesis Cu2O/TNTS(method B).XRD characterization indicates that Cu2O is clearly presented in the catalysts by the impregnation reduction method. TEM and SEM characterization show that the P25 and TNTS are decorated by smaller Cu2O nanoparticles with particle sizes of about 2-3 nm, TEM and SEM show that Cu2O/TNTS(method B)owns more uniform tubes and Cu2O/TNTS(method A)tubes were mostly cracked. N2 adsorption /desorption shows that Cu2O/TNTS(method B)has larger specific surface area.DRS demonstrated the Cu2O is chemical bonded to both TiO2 particles and titanate nanotubes.The particle sizes of Cu2O nanoparticles on TiO2particles or titanate nanotubes can be changed by controlling the reductant concentration, TEM shows that the particle sizes of Cu2O nanoparticles decrease with the increase of glucose concentration.Based on the photocatalytic degradation of methylene blue test,it shows that the small Cu2O nanoparticles own better photocatalytic activity. DRS shows that the energy gap of Cu2O nanoparticles increase with the decrease of Cu2O nanoparticles sizes due to quantum confinement effect, which enlarge the energy gap between two conduction band in p-n heterojunction, favor in the effective transfer ofphotoproduction electron in p-n heterojunction barrier so as to improve the photocatalytic activity.In the adsorption test,we explored the adsorption performance of the Cu2O/TNTS prepared by two different methods.We found that the adsorption performance of Cu2O/TNTS (method B) is superior to the single component TNTS and the adsorption performance of Cu2O/TNTS (method A) is weaker than the single component TNTS.In the study of adsoption isotherms, all of them conform to Langmuir single molecule layer isothermal adsorption model.However, Cu2O/TNTS (method B) conformed to the pseudo- first -order adsorption dynamic model, while the Cu2O/TNTS (method A) conformed to the pseudo- second -order model.In the photocatalytic test, we explored the photocatalytic performance of the Cu2O/TNTS prepared by two different methods. The results show that the Cu2O/TNTS (method B) have a higher photocatalytic activity than Cu2O/TNTS (method A) under visible light irradiation.Key Words: nano-Cu2O; photocatalytic; adsorption第一章前言1.1背景随着现代化学工业的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，环境污染与能源短缺成为了21世纪人类面临的最大问题和挑战。