激光诱导制备铜基纳米材料及其在光催化中的应用

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1、激光诱导制备铜基纳米材料及其在光催化中的应用Laser-reducedPreparationofCopper-basedNanomaterialsandItsApplicationinPhotocatalysis学科专业：环境科学作者姓名：林青霞指导教师：鲁逸人高级工程师天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月摘要随着经济、技术、全球化的飞速发展，人类为自然界带来环境污染、生态破坏等灾难。水体污染是最先引起人类注意且影响最为深远的一项，其中，染料废水中含有高浓度且成分复杂的有机物，具有强烈的“三致”作用和其他潜在的环境

2、风险。传统的处理方法对于染料污染物的矿化能力差，而且容易引起二次污染。因此研究更为安全高效的有机废水处理技术迫在眉睫。在本文中，主要研究了通过使用低能量CO2激光可控地合成Cu2O-Cu纳米复合材料的简单方法，并将这些纳米材料应用于亚甲基蓝（MB）的光催化降解。制备过程中各条件对Cu2O-Cu复合材料的形貌和等离子体性质的影响也进行了研究，同时探索了光催化体系各个影响因子协同作用的最佳条件。实验表明，在10mA激光照射、5MNaOH添加及以1.1M葡萄糖为还原剂的条件下制备的Cu2O-Cu复合材料具有最高的催化活性。在最

3、佳条件（10mg/LMB浓度，0.3g/L催化剂，30uLH2O2）下，可见光照射50min后，MB的降解率为90.10％。为提高Cu2O-Cu催化剂的性能，使用低能量CO2激光可控地合成了rGO-Cu2O-Cu，Ag-Cu2O-Cu，AgCl-Cu2O-Cu三种复合催化剂，同时研究了Cu的的质量浓度、激光能量及pH对复合催化剂性能的影响。实验表明，这三种复合催化剂的最佳降解率分别为74.14％，25.75％和51.50％，其中，Ag-Cu2O-Cu与AgCl-Cu2O-Cu的光催化体系无H2O2添加，并且其降解率分别是

4、纯Cu2O-Cu催化剂（17.34％）的1.5与3.0倍。本文对于激光还原法制备Cu2O-Cu及复合催化剂的研究开拓了激光化学法在纳米材料催化剂制备领域的应用，并为Cu系催化剂在光催化领域的应用提供新的启发。关键词：Cu2O-Cu，纳米颗粒，低能量激光，光催化，亚甲基蓝IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofeconomy,technologyandglobalizationhasbroughtenvironmentalpollutionandecologicaldestructioninna

5、ture.Waterpollutionisthefirsttocausehumanattentionandthemostfar-reachingoneofenvironmentpullution.Inwhichthedyewastwateristhemostdifficulttodealwithbecauseit’sstrongtripleeffectandpotentialenvironmentalrisks.Thedyewastwaterhashighconcentrationsoforganiccompoundsa

6、ndcomplexcomposition,soit’sdeepcoloranddifficulttobedegradated,andtheaccumulationofdyecontaminantsintheenvironmentundertheactionofmicroorganismscanproducearomaticamineintermediates.Traditionaltreatmenthaspoorperformanceofdyepollutantsmineralization,andiseasilytol

7、eadsecondarypollution.Therefore,searchingasaferandmoreefficientorganicwastewatertreatmenttechnologyisimminent.Inthisstudy,wereportasimplemethodtocontrollablysynthesizeCu2O-Cunanocompositesbyusingalow-energyCO2laser,andapplicationofthesenanomaterialsforphotocataly

8、ticdegradationofmethyleneblue(MB).TheeffectsofvariousfabricationparametersonthemorphologyandplasmonicpropertyoftheCu2O-Cucompositeswereinvestigated.Ourexperime