用于太阳光诱导制备CuxO-ZnO催化剂的光活性ZnO材料

摘要： 本工作利用ZnO半导体材料的光诱导氧化还原光活性，在室温下通过控制氧化铜相的化学状态制备了CuxO-ZnO复合催化剂。分别采用四氢呋喃-水体系中的Cu(acac)2和水体系中的Cu(NO3)2作为金属前驱体，制得Cu2(I)O-ZnO和Cu(II)O-ZnO复合催化剂。在实施光辅助合成方法前，从采用低温多元醇法和碳酸盐/氨基甲酸盐沉淀剂制备的不同ZnO材料中筛选出光活性最高的ZnO材料。以模拟太阳光下水中4-氯酚化合物的光催化降解为模型反应，通过X射线衍射(XRD)、比表面积与孔隙度测定、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对ZnO载体材料进行表征，发现合成方法显著影响其4-氯酚降解和总有机碳去除方面的光活性。光活性最高的ZnO材料采用碳酸盐沉淀法制备并在300℃煅烧，其高比表面积和小平均晶粒尺寸使其能在70分钟内完全矿化4-氯酚，且溶液中释放的Zn2+最少。除热催化应用外，本研究为p型半导体Cu2O（具有直接可见光带隙）与ZnO半导体相构建的异质结在太阳光下简易合成Cu2O-ZnO异质结光催化剂开辟了新途径。