Cu2O基復合材料的制備及其催化還原CO2的研究.pdf

1、世界經(jīng)濟的快速發(fā)展在給人類帶來便利的同時，也使環(huán)境問題和能源短缺變得越來越嚴重，其中溫室效應所造成的惡劣環(huán)境嚴重影響人類的正常生產(chǎn)和生活。轉(zhuǎn)換CO2氣體為有用的燃料是一種雙贏的策略，不僅可以緩解CO2釋放所帶來的環(huán)境問題，也可以產(chǎn)生新的能源。在眾多的還原方法中，由于條件溫和和能量輸入較低，光化學還原、電化學還原和光電共還原引起了廣泛的研究關注。
　　電化學還原中最關鍵的因素是催化電極選擇，不同電極對產(chǎn)物的分布和選擇性有很大的影響。

2、由于簡單、易制、可控性強，金屬電極得到極大關注。在這些金屬電極中，擁有合適析氫電位和CO束縛能力的銅電極是一種很特殊的電極，而且可以進一步將CO2還原為碳氫化合物。由于多晶銅電極選擇性和穩(wěn)定性不佳，許多研究者對銅電極改性使得電化學還原的效率得到了不同程度提高。有的研究者在銅電極表面覆蓋銅的氧化物薄膜，增強了電極的選擇性和活性。除了電化學還原，人工光合作用被認為是一種頗具前途的還原CO2方法，其中尋找高活性和高穩(wěn)定性的光催化劑是最重要的因

3、素。Cu2O是一種直接帶隙半導體材料，其帶隙寬度為2.1 eV，較窄的帶隙可以有效地吸收太陽光中的可見光部分，其光生電子有足夠的能力去還原CO2分子。然而，在光化學還原中存在嚴重的光腐蝕和不穩(wěn)定性。有研究者在其表面覆蓋無定型碳層，加強樣品導電性，促進光生電子和空穴的分離，提高了光催化劑的活性和穩(wěn)定。本文在此基礎上，希望通過制備不同形貌碳包覆Cu2O來進一步提高其催化還原CO2的活性和穩(wěn)定性。本文的主要研究內(nèi)容包括:
　　一、通過一

4、步水熱方法來合成聚吡咯包覆的Cu2O納米線。使用銅片為基底，通過改變反應前吡咯的用量，控制Cu2O納米線表面聚吡咯的厚度來實現(xiàn)最優(yōu)化的光催化還原CO2性能。物相分析和一系列測試表明Cu2O@PPy-60具有較好的形貌，最大的光電流密度和載流子濃度，最小的界面電荷阻抗，并且產(chǎn)物的量子效率最高，其中甲烷的量子效率為0.55％，乙烯的為0.51％，總的達到1.06％，高于一些以Cu2O為研究對象的光催化劑。
　　二、通過簡單方法制備了不