3.4Cu2O@NPCu光催化降解有机染料的研究 12

3.5 Cu2O纳米线的生长机理及光催化机理 13

结 论 16

致 谢 17

参考文献 18

1绪论

1.1研究背景

能源是生物生存和发展的动力和基础，对我们来讲是必不可少的。在以不同的种类、技术、理念利用资源的工业文明发展中，能源利用与环境的关系并不总是和谐的，并且现在大部分国家和地区依然是不和谐的。我国便是存在亟待解决的环境问题的国家之一。虽然我国环境保护单行法等法律法规早在90年代就已经制定。然而，现实情况是在经济发展的同时忽视了资源的有效利用，破坏了环境。如果想在经济发展的同时尽可能实现资源的有效利用、污染的尽可能减少，就必须改变资源的使用方式，使用现代科技从污染源头、污染过程、污染处理控制污染。这便是我们现在刚接触的科研工作的意义所在。我们必须加快新材料的研发，用来解决能源利用问题和污染问题。从产生、扩散、处理各个阶段逐个击破，尽力实现环境的优化。

从资源总量来说，我国的水资源丰富，但水资源分布不均，人均资源不足。水资源污染又进一步加剧了这一问题。我国一半以上的河流湖泊都有不同程度的污染，已经严重影响居民的生活。有不少城市选择开发利用地下水，但总量有限，并且过度使用会影响地表结构，因而，要解决水资源利用问题还是要依靠对受污染水资源的处理。处理水资源即去除水资源中的有害物质，有无机的金属离子、有机物等。我们常用的方法有：①物理法，如活性炭吸附、离心分离法等，物理法只是分离和去除水中的污染物。②化学法如中和法、氧化还原法等，这种方法的使用比较广泛，也是比较有效的一种方法。但是这种方法并不是无害的方法，往往会产生新的问题，比如化学沉淀法会产生大量难以脱水的污泥。③生物法，即利用微生物分解污染物，这种方法无二次污染。但是生物降解对某些有机污染物难以奏效，还要与化学方法结合。我们现在处理污染的理念即是尽可能地高效，且不产生二次污染。1972年Fujishima和Honda在n-型半导体TiO2电极上发现了光催化裂解反应，从而开启了多相光催化技术的发展。这个技术也可以用于去除水中的污染物，比如洗涤剂、染料等，对现有方法作以补充。我们这里是考虑将已产生污染催化转化处理的的角度来解决现存污染问题，当然，在催化转化的过程中不能产生新的污染是原则之一。因为光催化技术以太阳能作为能源，因而成本低廉。其降解得到的也只是CO2和H2O，没有二次污染，是一种环境友好的处理方法。因此，探究寻找到一种无污染、催化效率高的催化材料是我们从事相关材料研究的人员的共同目标。

在过去几年中，光催化作为处理含有着色剂的废水的新的和有效的方法已经引起了许多关注，已经广泛研究了基于半导体的光催化剂，例如二氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO）[1,2]。不幸的是，由于TiO2和ZnO的宽带隙（3.0-3.2eV）[1]，TiO2和ZnO仅能吸收一小部分阳光（紫外或近紫外）。因此，目前最为关键的是找到可以利用的材料。氧化亚铜(Cu2O)是一种对可见光响应的p型半导体材料，它的禁带宽度约为2.0-2.2eV,能被620nm左右的可见光激发,在可见光区的吸收系数较高,能量转化率理论上可达18%[3]。其催化活性高,无毒且制备成本较低,可以直接利用太阳光降解有机物,不会产生二次污染,理论利用率高,是一种极具开发前景的绿色环保可见光催化剂[4]。