脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能

张剑芳 王岩 沈天阔 舒霞 崔接武 陈忠 吴玉程

引用本文: 张剑芳, 王岩, 沈天阔, 舒霞, 崔接武, 陈忠, 吴玉程. 脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能[J]. 物理化学学报, 2014, 30(8): 1535-1542. doi: 10.3866/PKU.WHXB201405221 shu
Citation:  ZHANG Jian-Fang, WANG Yan, SHEN Tian-Kuo, SHU Xia, CUI Jie-Wu, CHEN Zhong, WU Yu-Cheng. Visible Light Photocatalytic Performance of Cu2O/TiO2 Nanotube Heterojunction Composites Prepared by Pulse Deposition[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(8): 1535-1542. doi: 10.3866/PKU.WHXB201405221 shu

脉冲沉积制备Cu2O/TiO2纳米管异质结的可见光光催化性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51302060,51128201,51272062,51311130317) 

    高等学校博士学科点专项科研基金(20130111120019) 

    安徽省自然科学基金(1308085QE74) 

    中央高校基本科研业务费专项资金(2012HGBZ0648)资助项目 

摘要:

在用阳极氧化法制备有序排列TiO2纳米管阵列薄膜的基础上,引入脉冲沉积工艺,成功实现了均匀、弥散分布的Cu2O纳米颗粒修饰改性TiO2纳米管阵列,形成Cu2O/TiO2 纳米管异质结复合材料. 利用场发射扫描电镜(FESEM)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,重点研究了Cu2O/TiO2 纳米管异质结的光电化学特性和对甲基橙(MO)的可见光催化降解性能. 结果表明,Cu2O纳米颗粒均匀附着在TiO2纳米管阵列的管口和中部位置,所制备的Cu2O/TiO2 纳米管异质结具有高效的可见光光催化性能;在浓度为0.01 mol·L-1的CuSO4溶液中制得的Cu2O/TiO2纳米管异质结表现出最好的电化学特性和光催化性能;另外,对Cu2O纳米颗粒影响光催化活性的机理进行了讨论.

English

    1. [1]

      (1) Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18737. doi: 10.1021/jp806791s

      (1) Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18737. doi: 10.1021/jp806791s

    2. [2]

      (2) Wang, X. C.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nature Materials 2009, 8, 76. doi: 10.1038/nmat2317(2) Wang, X. C.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nature Materials 2009, 8, 76. doi: 10.1038/nmat2317

    3. [3]

      (3) Chen, C. C.; Ma,W. H.; Zhao, J. C. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4206. doi: 10.1039/b921692h(3) Chen, C. C.; Ma,W. H.; Zhao, J. C. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4206. doi: 10.1039/b921692h

    4. [4]

      (4) Macak, J. M.; Zlamal, M.; Krysa, J.; Schmuki, P. Small 2007, 3, 300. doi: 10.1002/smll.200600426(4) Macak, J. M.; Zlamal, M.; Krysa, J.; Schmuki, P. Small 2007, 3, 300. doi: 10.1002/smll.200600426

    5. [5]

      (5) Khan, S. U. M.; Al-Shahry, M.; Ingler,W. B., Jr. Science 2002, 297, 2243. doi: 10.1126/science.1075035(5) Khan, S. U. M.; Al-Shahry, M.; Ingler,W. B., Jr. Science 2002, 297, 2243. doi: 10.1126/science.1075035

    6. [6]

      (6) Yin, S.; Zhang, Q.W.; Saito, F.; Sato, T. Chem. Lett. 2003, 32, 358. doi: 10.1246/cl.2003.358(6) Yin, S.; Zhang, Q.W.; Saito, F.; Sato, T. Chem. Lett. 2003, 32, 358. doi: 10.1246/cl.2003.358

    7. [7]

      (7) Sun, C.; Huang, L. H.; Liu, Y. L. J. Funct. Mater. 2005, 36, 1412. [孙超, 黄浪欢, 刘应亮. 功能材料, 2005, 36, 1412.](7) Sun, C.; Huang, L. H.; Liu, Y. L. J. Funct. Mater. 2005, 36, 1412. [孙超, 黄浪欢, 刘应亮. 功能材料, 2005, 36, 1412.]

    8. [8]

      (8) Zhang, J. L.;Wu, Y. M.; Xing, M. Y.; Leghari, S. A. K. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 715. doi: 10.1039/b927575d(8) Zhang, J. L.;Wu, Y. M.; Xing, M. Y.; Leghari, S. A. K. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 715. doi: 10.1039/b927575d

    9. [9]

      (9) Wu, Q.; Su, Y. F.; Sun, L.;Wang, M. Y.;Wang, Y. Y.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 635. [吴奇, 苏钰丰, 孙岚, 王梦晔, 王莹莹, 林昌健. 物理化学学报, 2012, 28, 635.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112231(9) Wu, Q.; Su, Y. F.; Sun, L.;Wang, M. Y.;Wang, Y. Y.; Lin, C. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 635. [吴奇, 苏钰丰, 孙岚, 王梦晔, 王莹莹, 林昌健. 物理化学学报, 2012, 28, 635.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112231

    10. [10]

      (10) Chen, Y. J.; Tian, G. H.; Pan, K.; Tian, C. G.; Zhou, J.; Ren, Z. Y.; Fu, H. G. Dalton Trans. 2012, 41, 1020. doi: 10.1039/c1dt11540e(10) Chen, Y. J.; Tian, G. H.; Pan, K.; Tian, C. G.; Zhou, J.; Ren, Z. Y.; Fu, H. G. Dalton Trans. 2012, 41, 1020. doi: 10.1039/c1dt11540e

    11. [11]

      (11) Bian, H. D.; Shu, X.; Zhang, J. F.; Yuan, B.;Wang, Y.; Liu, L. J.; Xu, G. Q.; Chen, Z.;Wu, Y. C. Chem. Asia J. 2013, 8, 2746. doi: 10.1002/asia.201300438(11) Bian, H. D.; Shu, X.; Zhang, J. F.; Yuan, B.;Wang, Y.; Liu, L. J.; Xu, G. Q.; Chen, Z.;Wu, Y. C. Chem. Asia J. 2013, 8, 2746. doi: 10.1002/asia.201300438

    12. [12]

      (12) Baker, D. R.; Kamat, P. V. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 805. doi: 10.1002/adfm.200801173(12) Baker, D. R.; Kamat, P. V. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 805. doi: 10.1002/adfm.200801173

    13. [13]

      (13) Yang, L. X.; Luo, S. L.; Liu, R. H.; Cai, Q. Y.; Xiao, Y.; Liu, S. H.; Su, F.;Wen, L. F. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4783.(13) Yang, L. X.; Luo, S. L.; Liu, R. H.; Cai, Q. Y.; Xiao, Y.; Liu, S. H.; Su, F.;Wen, L. F. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4783.

    14. [14]

      (14) Xue, F.;Wang, L.; Xue, J. J.; Bao, Z. G.; Tao, H. J.; Cao, Z. B. Rare Met. Mater. Eng. 2009, 38, 1238. [薛峰, 王玲, 薛建军, 包祖国, 陶海军, 曹志斌. 稀有金属材料与工程, 2009, 38, 1238.](14) Xue, F.;Wang, L.; Xue, J. J.; Bao, Z. G.; Tao, H. J.; Cao, Z. B. Rare Met. Mater. Eng. 2009, 38, 1238. [薛峰, 王玲, 薛建军, 包祖国, 陶海军, 曹志斌. 稀有金属材料与工程, 2009, 38, 1238.]

    15. [15]

      (15) Dai, G. P.; Liu, S. Q.; Peng, R.; Luo, T. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 2169. [戴高鹏, 刘素芹, 彭荣, 罗天雄. 物理化学学报, 2012, 28, 2169.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201207041(15) Dai, G. P.; Liu, S. Q.; Peng, R.; Luo, T. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 2169. [戴高鹏, 刘素芹, 彭荣, 罗天雄. 物理化学学报, 2012, 28, 2169.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201207041

    16. [16]

      (16) Sun,W. T.; Yu, Y.; Pan, H. Y.; Gao, X. F.; Chen, Q.; Peng, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1124. doi: 10.1021/ja0777741(16) Sun,W. T.; Yu, Y.; Pan, H. Y.; Gao, X. F.; Chen, Q.; Peng, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1124. doi: 10.1021/ja0777741

    17. [17]

      (17) Gao, X. F.; Li, H. B.; Sun,W. T.; Chen, Q.; Tang, F. Q.; Peng, L. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7531. doi: 10.1021/jp810727n(17) Gao, X. F.; Li, H. B.; Sun,W. T.; Chen, Q.; Tang, F. Q.; Peng, L. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7531. doi: 10.1021/jp810727n

    18. [18]

      (18) Gao, S.W.; Lan, Z.;Wu,W. X.; Que, L. F.;Wu, J. H.; Lin, J. M.; Huang, M. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 446. [高素雯, 兰章, 吴晚霞, 阙兰芳, 吴季怀, 林建明, 黄妙良. 物理化学学报, 2014, 30, 446.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201403171(18) Gao, S.W.; Lan, Z.;Wu,W. X.; Que, L. F.;Wu, J. H.; Lin, J. M.; Huang, M. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 446. [高素雯, 兰章, 吴晚霞, 阙兰芳, 吴季怀, 林建明, 黄妙良. 物理化学学报, 2014, 30, 446.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201403171

    19. [19]

      (19) Musselman, K. P.; Marin, A.; Schmidt-Mende, L.; MacManus-Driscoll, J. L. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2202. doi: 10.1002/adfm.201102263(19) Musselman, K. P.; Marin, A.; Schmidt-Mende, L.; MacManus-Driscoll, J. L. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2202. doi: 10.1002/adfm.201102263

    20. [20]

      (20) Huang, Y. Z.; Miao, H.; Zhang, Q. H.; Chen, C.; Xu, J. Catal. Lett. 2008, 122, 344. doi: 10.1007/s10562-007-9386-0(20) Huang, Y. Z.; Miao, H.; Zhang, Q. H.; Chen, C.; Xu, J. Catal. Lett. 2008, 122, 344. doi: 10.1007/s10562-007-9386-0

    21. [21]

      (21) Guan, L.; Pang, H.;Wang, J. J.; Lu, Q. Y.; Yin, J. Z.; Gao, F. Chem. Commun. 2010, 46, 7022. doi: 10.1039/c0cc02331k(21) Guan, L.; Pang, H.;Wang, J. J.; Lu, Q. Y.; Yin, J. Z.; Gao, F. Chem. Commun. 2010, 46, 7022. doi: 10.1039/c0cc02331k

    22. [22]

      (22) Park, J. C.; Kim, J.; Kwon, H.; Song, H. Adv. Mater. 2009, 21, 803. doi: 10.1002/adma.200800596(22) Park, J. C.; Kim, J.; Kwon, H.; Song, H. Adv. Mater. 2009, 21, 803. doi: 10.1002/adma.200800596

    23. [23]

      (23) Luo, X. L.; Han, Y. F.; Yang, D. S.; Chen, Y. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 297. [罗小林, 韩银凤, 杨德锁, 陈亚芍. 物理化学学报, 2012, 28, 297.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112012(23) Luo, X. L.; Han, Y. F.; Yang, D. S.; Chen, Y. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 297. [罗小林, 韩银凤, 杨德锁, 陈亚芍. 物理化学学报, 2012, 28, 297.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112012

    24. [24]

      (24) Hou, Y.; Li, X. Y.; Zou, X. J.; Quan, X.; Chen, G. H. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 858. doi: 10.1021/es802420u(24) Hou, Y.; Li, X. Y.; Zou, X. J.; Quan, X.; Chen, G. H. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 858. doi: 10.1021/es802420u

    25. [25]

      (25) Mor, G. K.; Varghese, O. K.;Wilke, R. H. T.; Sharma, S.; Shankar, K.; Latempa, T. J.; Choi, K. S.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2008, 8, 1906. doi: 10.1021/nl080572y(25) Mor, G. K.; Varghese, O. K.;Wilke, R. H. T.; Sharma, S.; Shankar, K.; Latempa, T. J.; Choi, K. S.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2008, 8, 1906. doi: 10.1021/nl080572y

    26. [26]

      (26) Xue, J. B.; Shen, Q. Q.; Li, G. L.; Liang,W. Chin. J. Inorg. Chem. 2013, 29, 729. [薛晋波, 申倩倩, 李光亮, 梁伟. 无机化学学报, 2013, 29, 729.](26) Xue, J. B.; Shen, Q. Q.; Li, G. L.; Liang,W. Chin. J. Inorg. Chem. 2013, 29, 729. [薛晋波, 申倩倩, 李光亮, 梁伟. 无机化学学报, 2013, 29, 729.]

    27. [27]

      (27) Zhang, S. S.; Zhang, S. Q.; Peng, F.; Zhang, H. M.; Liu, H.W.; Zhao, H. J. Electrochem. Commun. 2011, 13, 861. doi: 10.1016/j.elecom.2011.05.022(27) Zhang, S. S.; Zhang, S. Q.; Peng, F.; Zhang, H. M.; Liu, H.W.; Zhao, H. J. Electrochem. Commun. 2011, 13, 861. doi: 10.1016/j.elecom.2011.05.022

    28. [28]

      (28) Wang, M. Y.; Sun, L.; Lin, Z. Q.; Cai, J. H.; Xie, K. P.; Lin, C. J. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1211. doi: 10.1039/c3ee24162a(28) Wang, M. Y.; Sun, L.; Lin, Z. Q.; Cai, J. H.; Xie, K. P.; Lin, C. J. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1211. doi: 10.1039/c3ee24162a

    29. [29]

      (29) McLntyre, N. S.; Cook, M. G. Anal. Chem. 1975, 47, 2208. doi: 10.1021/ac60363a034(29) McLntyre, N. S.; Cook, M. G. Anal. Chem. 1975, 47, 2208. doi: 10.1021/ac60363a034

    30. [30]

      (30) Jin, S.; Atrens, A. Appl. Phys. A 1987, 42, 149. doi: 10.1007/BF00616726(30) Jin, S.; Atrens, A. Appl. Phys. A 1987, 42, 149. doi: 10.1007/BF00616726

    31. [31]

      (31) Kou, T. Y.; Jin, C. H.; Zhang, C.; Sun, J. Z.; Zhang, Z. H. RSC Adv. 2012, 2, 12636. doi: 10.1039/c2ra21821f

      (31) Kou, T. Y.; Jin, C. H.; Zhang, C.; Sun, J. Z.; Zhang, Z. H. RSC Adv. 2012, 2, 12636. doi: 10.1039/c2ra21821f

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  493
  • 文章访问数:  805
  • HTML全文浏览量:  27
文章相关
  • 发布日期:  2014-07-18
  • 收稿日期:  2014-03-21
  • 网络出版日期:  2014-05-22
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章