Cu2O_g-C3N4异质结制备及其光催化降解四环素性能.pdfVIP

摘要

光催化降解四环素以其环保、高效、操作简单等优点得到了广泛的应用。单一

的石墨氮化碳（g-CN）存在光生载流子复合率高、可见光利用率不足和活性位点

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不足等劣势。而与CuO半导体复合构建异质结有望有效抑制光生载流子复合和提

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高可见光利用率。为此，本论文利用热缩合法制备的缺陷型g-CN作为基底材料，

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将CuO锚定到g-CN上，构建CuO/g-CN异质结，通过调控CuO合成方法、晶

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体形貌和粒径尺寸的策略，提高其光催化性能。以四环素（TC）为目标污染物，通

过多种表征手段和活性实验相结合的方法，探讨了光生载流子的分离增强机制与电

子传输机制，为设计和开发高活性的光催化系统提供理论和实验依据。主要研究内

容如下：

1）CuO/g-CNp-n型异质结可见光降解四环素。光催化降解TC实验表明，水

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热法合成的CuO/g-CN异质结在140min内对TC的降解效率为94.5%，反应速率

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常数分别是CuO和g-CN的4.47和19.4倍，异质结的形成有效地提升了光催化性

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能。

2）利用液相沉积法合成了暴露{100}晶面的立方体、暴露{100}和{111}晶面的

截头八面体和暴露{111}晶面的八面体CuO，并将其锚定在g-CN上形成复合材料，

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实现对CuO的晶面调控。光催化活性实验结果表明，暴露{111}晶面的CuO/g-CN

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异质结在光照75min后对TC的降解效率达到90.0%。表征结果表明，不同暴露晶

面会影响异质结内建电场的方向，从而影响了异质结的电子传输机制和光催化活性。

3）利用原位成核法合成了三种不同粒径尺寸的CuO，并将其锚点在g-CN上

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构成CuO/g-CN异质结，实现对CuO的粒径尺寸调控。光降解活性实验结果表明，

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尺寸约为99.9nm左右的CuO与g-CN形成的CuO/g-CN异质结具有最优异的光

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催化活性，光照75min后对TC的降解效率达到88.6%，反应速率常数分别是纯

CuO和g-CN的8.82和5.80倍。该结果表明CuO的粒径尺寸会影响异质结的光

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催化性能。

关键词光催化降解；g-CN异质结；CuO；晶面调控；尺寸调控；四环素

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Abstract

Thephotocatalyticdegradationoftetra