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本论文综述了近年来微/纳结构Cu2O和聚苯胺的合成方法与形貌控制及其应用。在此基础上本文分别采用了电化学和光化学方法制备出形貌可控的Cu2O,并研究了两种方法制备出的Cu2O的两类光催化作用:一是在太阳光和可见光下催化降解有机污染物上表现较好的光降解能力;二是在紫外光下催化聚合聚苯胺。其主要工作和取得的主要实验结果分为如下三部分:
(1)形貌可控Cu2O微晶薄膜的电化学沉积及其太阳光光催化性能。这是在电化学中首次运用高分子表面活性剂对Cu2O微晶薄膜进行多种形貌控制。在CuSO4溶液中加入不同量的聚乙二醇,采用电化学沉积法在导电膜玻璃(ITO)上成功合成了不同形貌和粒径的氧化亚铜微晶薄膜,发现聚乙二醇的用量对氧化亚铜微晶薄膜形貌和粒径及其太阳光催化性能具有重要的影响。随着电沉积体系中的聚乙二醇的用量的不断增加,一方面氧化亚铜微晶薄膜的形貌由无定形过渡到立方体,再到八面体,最后到近似球形小颗粒状,粒径也变得越来越小,从20μm的微米逐渐过渡到1μm以下;另一方面其太阳光光催化降解亚甲基蓝的能力也不断增加。这主要在于Cu2O特定晶面上吸附聚乙二醇导致晶体不同方向生长速度不同所致,进而影响到其光催化性能。
(2)电化学沉积Cu2O与聚苯胺复合微晶薄膜。采用不同的电沉积过程分别得到五种不同的膜:氧化亚铜薄膜;聚苯胺薄膜;氧化亚铜-聚苯胺薄膜;聚苯胺-氧化亚铜薄膜;氧化亚铜-聚苯胺共沉积薄膜。并分别测试了这五种薄膜的光催化性能,发现氧化亚铜-聚苯胺共沉积薄膜的光催化性能最好,这是因为共沉积过程氧化亚铜与聚苯胺有较好的键的耦合。这为电化学沉积有机-无机复合物的展示出更好的性能提供了方向。(3)Cu2O的光化学合成及其光催化性能研究。应用光化学合成Cu2O是一种新的方法。我们通过引入二苯甲酮作为光敏剂,有机酸铜作为铜源成功合成球形纳米Cu2O和CU2O致密薄膜。当用乙酸铜作铜源时,我们光化学合成了比较均匀的纳米球形Cu2O,通过催化测试显示合成出的纳米球形Cu2O具有比较好的可见光催化效果。当用乙酰丙酮铜作铜源时,我们光化学同时合成了纳米Cu2O颗粒和Cu2O致密薄膜,并通过制备出的Cu2O能在紫外光下光化学聚合成聚苯胺,并探讨了其合成机理。