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Cu2O是一种典型的窄带隙(2.0-2.3 eV)P型半导体,其独特的禁带结构使其在光催化处理污水领域有着广泛的应用前景。但是单一的半导体催化材料不能满足实际的工业应用,这就需要对它的光催化性能进行调控,使其满足实际应用需求。材料的结构和组成决定其性能,本文围绕材料科学中的核心问题,以半导体异质结理论和贵金属局域表面等离子共振效应理论为指导,对Cu2O的结构、组成进行调控,探究了材料构效规律,主要研究内容和结果如下所示:(一)利用贵金属纳米材料的局域表面等离子共振效应,构建Cu2O/Au肖特基结来增加量子产率,促进电子、空穴的分离。制备方法选择了简单易操作的液相沉淀法,并且借助分析仪器对样品进行了结构、形貌、性能的表征。在合成过程中,Cu2O表面的不饱和悬键和低电势为Au的附着生长提供动力,最终得到了 Au纳米粒均匀附着的Cu2O/Au立方体。最优复合量的样品对甲基橙的降解率是纯Cu2O的3.24倍。活性自由基捕捉实验证明在催化过程中起主要作用的自由基是h+。(二)空心壳结构材料的双表面效应广为报道,在催化领域优势明显。基于第一部分实验结论,本研究进一步对Cu2O/Au复合物的结构进行调控,构建Yolk/shell结构复合材料。合成原理以自生酸刻蚀理论为指导,选择暴露晶面活性更高的八面体Cu2O作为基底物质,通过控制HAuC14的量,用还原Au过程中生成的酸对Cu2O进行刻蚀,得到了 Au壳与Cu2O核之间有明显的空隙的Cu2O@Au Yolk/shell结构复合材料。对合成过程中HAuCl4的量和浓度对结构形貌的影响进行了探究。光催化结果表明Cu2O@Auyolk/shell光催化降解MO的能力是单一的Cu2O催化能力的13倍,循环降解实验表明其循环使用性良好。提出了 Yolk/shell微反应器光催化反应机理。(三)在提高催化效率的前提下考虑到应用成本问题,本研究从材料组成角度出发,以半导体异质理论、小尺寸效应为指导理论,设计了 Cu/Cu2O/SnO2异质三元复合结构。在复合相的选择上,本研究选择了电子结构、晶体结构、禁带结构和Cu2O匹配的N型半导体SnO2和金属Cu。在制备方法上,本研究创新地应用了绿色环保,快速高效的微波一步法。测试结果表明,该实验条件下,不引入Sn时,产物为Cu单相,引入Sn后产物为Cu/Cu2O/SnO2三元复合物,并且尺寸明显减小。最优复合量的Cu/Cu2O/SnO2在120 min内降解了 94%的甲基橙,84%的罗丹明B和37%的亚甲基蓝,分别是纯八面体Cu2O降解能力的1.9,28,1.05倍。循环降解实验表明其循环使用性良好。