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超细Cu2O/CuO纳米片阵列与NPC/BMG复合棒集成用于光催化降解

DOI:10.1016/j.apsusc.2019.03.313 期刊:Applied Surface Science 出版年份:2019 更新时间:2025-11-14 17:03:37
摘要: 通过简单的两步合成策略(包括去合金化和阳极氧化),成功制备了一种具有多模态分级多孔结构的独立式Cu2O/CuO@纳米多孔铜/块体金属玻璃(Cu2O/CuO@NPC/BMG)复合棒。首先通过Cu50Zr45Al5 BMG棒的脱合金化制备NPC/BMG复合材料,随后对NPC/BMG棒进行阳极氧化并热处理,合成了超细Cu2O/CuO纳米片阵列。所得Cu2O/CuO@NPC/BMG复合材料具有包含微米、介观到宏观尺寸相互连通孔隙的多模态分级多孔结构。值得注意的是,复合材料表面存在若干未生长纳米片的"贫瘠区域"。进一步分析表明,基体材料的微观结构不仅主导Cu2O/CuO片层的尺寸,还影响其成核与生长过程。同时提出了Cu2O/CuO纳米片的可能形成机制。因此,得益于多模态分级多孔结构、整个NPC中分布的超细Cu2O/CuO纳米片以及集成设计策略,该复合棒对罗丹明B表现出显著优异的光催化降解性能和循环稳定性。
作者: Man Li,Yongyan Li,Qian Zhang,Chunling Qin,Weimin Zhao,Zhifeng Wang,Akihisa Inoue
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研究概述 实验方案 设备清单

开发一种独立的Cu2O/CuO光催化材料,通过将超细Cu2O/CuO纳米片阵列与纳米多孔铜/大块金属玻璃(NPC/BMG)复合棒集成,实现对有机污染物(特别是罗丹明B(RhB))的高效光催化降解。

Cu2O/CuO@NPC/BMG复合棒展现出优异的光催化降解性能(9分钟内RhB降解率达99%)和卓越的循环稳定性(七次循环后保持95.2%),这归功于其多模态分级多孔结构、超薄纳米片层以及强界面结合力。该集成设计策略在水净化商业应用中展现出良好前景。

该复合材料因NPC基底中存在不连续的孔隙结构而形成无纳米片生长的"贫瘠区",这可能限制其催化活性的均匀性。纳米片在多次循环后可能生长变大并融合,长期使用或导致性能下降。该方法仅适用于铜基体系,可能无法直接推广至其他材料。

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