研究目的
研究六方片状CuGaO2及CuGaO2/ZnO复合材料的溶剂热合成、光学带隙能及其光催化性能。
研究成果
水热法成功在低温下合成了六方片状CuGaO?及CuGaO?/ZnO复合物。该复合物表现出3.1电子伏特的光学带隙,经氢气氛围退火后光催化活性提升,在72小时内将亚甲基蓝降解至不足5%。本研究为未来光催化应用奠定基础,通过调控形貌和增加比表面积有望进一步优化性能。
研究不足
该复合材料的催化性能不如P25二氧化钛,可能因其比表面积较低(38平方米/克,而P25为51平方米/克)。先前研究中氧化亚铜镓的合成参数略有差异,导致难以标准化。氧化铜或氧化亚铜等杂质相可能影响光学特性,但X射线衍射未检测到。
1:实验设计与方法选择:
采用水热合成法制备CuGaO2及CuGaO2/ZnO复合物,以聚乙二醇作为形貌调控剂,旨在实现相较于传统方法的低温合成。
2:样品选择与数据来源:
样品制备采用不同PEG分子量及pH条件(详见表1和表2)。试剂包含Cu(NO3)2?2.5H2O、Ga(NO3)2?8H2O、乙二醇、聚乙二醇(PEG 6,000与PEG 20,000)、KOH、Zn(CH3COO)2?2H2O及氨水。
3:5H2O、Ga(NO3)2?8H2O、乙二醇、聚乙二醇(PEG 6,000与PEG 20,000)、KOH、Zn(CH3COO)2?2H2O及氨水。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:X射线衍射仪(XRD;PANalytical X'pert Pro)、扫描电子显微镜(SEM;JEOL JSM-6010LA)、透射电子显微镜(TEM;JEOL JEM-2010)、分光光度计(V670,JASCO)配积分球(ISN-723,JASCO)、能谱仪(EDS)、紫外光源(254 nm,约35 μW/m2),以及作为参照的TiO2 P25粉末(Aeroxide;日本气相二氧化硅公司)。
4:0)、分光光度计(V670,JASCO)配积分球(ISN-723,JASCO)、能谱仪(EDS)、紫外光源(254 nm,约35 μW/m2),以及作为参照的TiO2 P25粉末(Aeroxide;日本气相二氧化硅公司)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:CuGaO2合成时,将前驱体溶液用KOH调节至pH 8.0-9.0,在190°C聚四氟乙烯反应釜中反应56小时,随后过滤洗涤。复合物制备时添加Zn(CH3COO)2?2H2O并用氨水调节至pH约6.5,与退火处理的CuGaO2在180°C反应6小时。退火在空气或氢气氛围下400°C进行。光催化测试为紫外光下降解亚甲基蓝。
5:0-0,在190°C聚四氟乙烯反应釜中反应56小时,随后过滤洗涤。复合物制备时添加Zn(CH3COO)2?2H2O并用氨水调节至pH约5,与退火处理的CuGaO2在180°C反应6小时。退火在空气或氢气氛围下400°C进行。光催化测试为紫外光下降解亚甲基蓝。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:XRD用于物相鉴定,SEM与TEM观察形貌,EDS进行元素分析,UV-Vis光谱经Kubelka-Munk方程转换计算带隙,降解曲线(C(t)/C(0))评估光催化活性。
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