2。2。4 Cu2O 的制备 11

2。2。5 C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 纳米复合物的制备 11

2。3 样品的结构与形貌分析 12

2。3。1 XRD 分析 12

2。3。2 SEM 分析 13

2。3。3 能谱分析 14

2。3。4 紫外-可见漫反射光谱分析 15

2。3。5 红外光谱分析 16

第三章 C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 复合材料的光催化性能 和光电性能研究 19

3。1  实验过程 17

3。1。1 光催化实验 17

3。1。2 电化学实验 17

3。2  光催化性能分析 18

3。3  电化学性能分析 20

结 论 21

致 谢 22

参考文献 23

第一章 绪论

1。1 研究背景

随着现代社会和经济的快速发展，环境污染问题越来越严重，已经严重威胁 了人类的身体健康，已成为国内外首要解决的问题。在过去的几年中，用半导体 光催化技术来降解废水和废气中的有机污染物已经得到了人们充分的认可[1, 2]。 在众多光催化半导体材料中，二氧化钛（TiO2）一直被学者认为是应用前景最好 的光催化剂之一，由于它的化学性质非常稳定，无污染，成本低廉和活性优等[3]。 自 1972 年，日本教授 Fujishima 和 Honda 发现 TiO2 在光照下能分解水以来，光 催化技术引起了全球性的广泛关注[2, 3]。将半导体光催化剂应用于太阳能转化为 化学能和电能的方面，以及半导体光催化剂将有机污染物降解成小分子的 H2O 和 CO2 等，都显示其非常好的应用前景。然而，二氧化钛的能带间隙（约 3。2 电 子伏特）过高，需要大量能量去激发产生电子-空穴对，只有紫外光（太阳能的 约 4%）可以激活这个材料。此外，由于 TiO2 较低的量子效率，从而阻碍了二氧 化钛在光催化降解有机污染物方面的实际应用。因此，科学家们对提高其可见光 的吸收效率产生了浓厚的兴趣。到目前为止，为了提升二氧化钛的光电效应，有 效利用太阳光，在过去的几年里，层出不穷的方法已经被应用和报道。比如用掺 杂不同的金属和非金属[4, 5]到二氧化钛中或让二氧化钛与窄带隙半导体耦合来提 高其光催化活性。文献综述

本论文主要是通过合成并表征一种由碳，氮共掺杂二氧化钛为主体，复合 还原氧化石墨烯及氧化亚铜的新型纳米复合光催化剂。制备出的 C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 三元复合材料可以在紫外光照射下有效地对甲基橙溶液光催 化降解。复合材料的电化学性能测试结果也证实了光催化实验的研究结果。

1。2 半导体催化机理

当所需要分离电子-空穴对的能量比禁带宽度（Eg）的量程大或者二者相等 时，半导体价带上的电子则可被激发跃迁到导带上，同时在价带产生相应的空 穴，这样就在半导体内部生成电子（e-）-空穴（h+）对[6-9]。电子与空穴发生分

离，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化或还原反应，反应机理 如图 1。1 所示。

根据图 1。1 所示的光催化反应机理，半导体光催化化学反应主要步骤包括：来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-