納米CdSCuO復(fù)合材料的制備和光催化性能的研究

納米CdS/CuO復(fù)合材料的制備和光催化性能的研究摘要：以硝酸銅、氫氧化鈉、硫酸鎘、硫化鈉等為原料，采用共沉淀-水熱法合成CdS/CuO的新型納米復(fù)合材料。重點(diǎn)考察了在不同CdS摻雜量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等條件下合成的復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)的光催化降解效果，并用XRD、SEM等分析手段對(duì)晶態(tài)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行予以表征。結(jié)果表明：CdS成功摻雜進(jìn)CuO中，而且CdS/CuO納米復(fù)合材料的顆粒相比純CuO的顆粒要更小，間隙也更小，形貌呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。當(dāng)CdS的摻雜量為30%、反應(yīng)時(shí)間12h、反應(yīng)溫度60℃時(shí)，復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)光溶液催化性能最好，降解率可達(dá)81.03%。關(guān)鍵詞：CuO；CdS；摻雜；甲基藍(lán)；光催化

PreparationandphotocatalyticpropertiesofnanoCdS/CuOcompositesAbstract:CdS/CuOnanocompositesweresynthesizedfromcoppernitrate,sodiumhydroxide,cadmiumsulfateandsodiumsulfidebyco-precipitationandhydrothermalmethod.ThephotocatalyticdegradationofmethylbluebycompositematerialssynthesizedunderdifferentCdSdopingamount,reactiontime,reactiontemperatureandotherconditionswasinvestigated,andthestructureandmorphologyofcrystallineproductswerecharacterizedbyXRD,SEMandotheranalyticalmethods.TheresultsshowedthatCdSwassuccessfullydopedintoCuO,andtheparticlesofCdS/CuOnanocompositesweresmallerthanthoseofpureCuO,withsmallergapandirregularshape.WhenthedopingamountofCdSis30%,thereactiontimeis12h,andthereactiontemperatureis60℃,thecompositematerialhasthebestcatalyticperformancetomethylbluelightsolution,andthedegradationratecanreach81.03%.Keywords:CuO;CdS;Doping;Methylblue;photocatalytic

1.引言1.1納米光催化材料的概述 納米技術(shù)誕生于20世紀(jì)80年代初期，是研究0.1～100nm粒子空間內(nèi)的電子、原子和分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的一種科學(xué)技術(shù)，隨著納米技術(shù)的不斷深入研究，納米材料的應(yīng)用也在不斷提升和拓寬。納米材料因具有特殊結(jié)構(gòu)層次并擁有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)，在許多的應(yīng)用領(lǐng)域里都有納米材料的存在，所以納米材料成為新世紀(jì)炙手可熱的新型材料，被譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”[1]。如今的納米材料已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[2]、食品領(lǐng)域[3]、紡織領(lǐng)域[4]、環(huán)境治理領(lǐng)域[5]等。其中納米光催化材料是環(huán)境治理領(lǐng)域上近年來(lái)科學(xué)界的熱門(mén)研究領(lǐng)域之一，納米光催化材料能發(fā)生光催化反應(yīng)是因?yàn)樘?yáng)光里的能量光子被納米材料內(nèi)的基態(tài)電子吸收，電子發(fā)生躍遷產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，從而產(chǎn)生光催化性能，反應(yīng)的機(jī)理是光生電子-空穴對(duì)轉(zhuǎn)移到材料內(nèi)特定區(qū)域并產(chǎn)生高活性的氧化與還原位點(diǎn)，就能使污染物產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)[6]。但是由于光生電荷與寬帶隙的高度復(fù)合降低了太陽(yáng)光照射的效率[7]，使得納米光催化材料的應(yīng)用受到了一定的局限，而作為治理環(huán)境污染的納米光催化材料，它又具有低耗高效，不產(chǎn)生二次污染，安全穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。在研究的發(fā)展過(guò)程中科學(xué)界將光催化納米材料分為五類(lèi)：貴金屬負(fù)載半導(dǎo)體、表面耦合型半導(dǎo)體、鈣鈦礦型氧化、吸附載體負(fù)載及納米金屬氧化物[8]?，F(xiàn)今，納米光催化材料被應(yīng)用于水處理消毒[9]、尾氣降解[10]、處理印染廢水[11]、光催化制氫[12]、大氣污染治理[13]等方面領(lǐng)域。1.2納米氧化銅復(fù)合材料的研究近況納米金屬氧化物的形態(tài)和機(jī)構(gòu)可控，表面化學(xué)性質(zhì)多變、比表面積大、晶體特殊，可利用性高，使得納米金屬氧化物及其復(fù)合材料成為吸附和光催化降解高效去除污染物的選擇性材料[14]，而納米氧化銅作為一種金屬氧化物的半導(dǎo)體材料，具有光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、催化方面等的優(yōu)良性質(zhì)，所以納米氧化銅被廣泛應(yīng)用于催化、抗菌、脫硫、傳感等的領(lǐng)域[15]，為了提高和拓寬納米氧化銅的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)它進(jìn)行改良和摻雜形成納米氧化銅復(fù)合材料是其研究的熱點(diǎn)，制備納米氧化銅復(fù)合材料的方法很多，其中包括物理法和化學(xué)法。化學(xué)法因?yàn)椴僮骱?jiǎn)單，產(chǎn)品純度高，成本低，所以利用率高[16]。近年來(lái)人們對(duì)納米氧化銅的應(yīng)用領(lǐng)域和制備方法的不斷探索，所以其中的光催化納米氧化銅復(fù)合材料得到了很大的發(fā)展和應(yīng)用。劉雪華[17]等人將氧化石墨（GO）與氧化銅復(fù)合，讓復(fù)合材料與羅丹明B進(jìn)行催化性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的吸附效果很好，其原因是由于氧化銅顆粒分散性和比表面積的提高，使得復(fù)合材料的催化活性也提高。Jaydeep[18]等人，用新型三環(huán)化合物[Cu(Imdz)4(Ag(CN)2)2]為原料，制備出Ag/CuO納米復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)Ag/CuO復(fù)合材料在以金黃色葡萄球菌和大腸桿菌為模型菌種中具有較強(qiáng)的抗菌活性。Zeng[19]等人，用沉淀法制備了不同形貌的CuO，然后將CeO2摻雜進(jìn)與CuO形成復(fù)合材料，研究表明CO的氧化發(fā)生在CeO2/CuO的載體表面，而且當(dāng)CeO2/CuO的載體是花瓣形態(tài)時(shí)的光催化性能最好。Jong[20]等人，將TiO2與CuO進(jìn)行復(fù)合，由于兩者之間的粒子間的電荷轉(zhuǎn)移，使得復(fù)合材料能表現(xiàn)出良好的光催化產(chǎn)氫的性能，得到的產(chǎn)氫率為8.23mmolh-1g-1。納米復(fù)合材料和單元催化劑相比，光催化效率和光能的利用率更高，所以金屬氧化物摻雜改性表面耦合型的催化劑已日益成為公眾矚目的新熱點(diǎn)。1.3本論文研究的目的和意義納米氧化銅材料受到分散性、形貌和光生電子空穴對(duì)的影響，其光催化性能并不是很穩(wěn)定，所以采用摻雜的方式制備出納米氧化銅復(fù)合材料，改變摻雜物質(zhì)，對(duì)分散性和形貌也有一定的改進(jìn)，有利于納米氧化銅的光催化性能的穩(wěn)定和提高。根據(jù)摻雜的物質(zhì)不同，其光生電子空穴對(duì)的遷移產(chǎn)生的高活性位點(diǎn)的程度也不一樣，所以就導(dǎo)致了納米氧化銅復(fù)合材料的不同催化性能[21]。本文采取了一系列的方法對(duì)其進(jìn)行了探索，從而達(dá)到提高納米CdS/CuO復(fù)合材料的光催化活性的目的，也使得本課題的研究更具現(xiàn)實(shí)意義。本實(shí)驗(yàn)采用共沉淀法為合成納米CdS/CuO復(fù)合材料的前置條件，以水熱法合成納米CdS/CuO復(fù)合材料最終的樣品，并用XRD（X射線(xiàn)衍射儀）、SEM（掃描電鏡）表征的方法對(duì)納米CdS/CuO復(fù)合材料的摻雜情況、形貌特征和顆粒大小進(jìn)行分析。在改變反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、摻雜量等條件下制備的復(fù)合材料通過(guò)在高壓汞燈的持續(xù)照射下進(jìn)行光催化性能測(cè)試，進(jìn)一步確定復(fù)合材料最佳合成條件，最后分析討論復(fù)合材料光催化活性提高的反應(yīng)原理，進(jìn)一步探索復(fù)合材料的光催化性能。

2.實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)的儀器和試劑本實(shí)驗(yàn)所用藥品見(jiàn)表2-SEQ表2-\*ARABIC1，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備屬性及生產(chǎn)廠(chǎng)家見(jiàn)表2-SEQ表2-\*ARABIC2。表2-1實(shí)驗(yàn)試劑一覽表試劑名稱(chēng)化學(xué)式純度生產(chǎn)廠(chǎng)家硝酸銅Cu(NO3)2AR天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng)氫氧化鈉NaOHAR成都市科隆化妝品有限公司硫酸鎘CdSO4?8H2OAR西隴化工股份有限公司硫化鈉Na2SAR天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng)無(wú)水乙醇CH3CH2OHAR廣東光華科技股份有限公司甲基藍(lán)C37H27N3Na2O9S3AR天津科密歐化學(xué)試劑有限公司表2-2儀器設(shè)備一覽表儀器設(shè)備型號(hào)生產(chǎn)廠(chǎng)家電熱鼓風(fēng)干燥箱101-1135邦西儀器科技（上海）有限公司臺(tái)式高速離心機(jī)TG16-WS長(zhǎng)沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)湘儀離心機(jī)儀器有限公司馬弗爐KSL-1700X-A1合肥科晶材料技術(shù)有限公司電子天平AR224CN奧豪斯儀器（上海）有限公司磁力攪拌器LCl-TM-12上海力辰邦西儀器科技有限公司掃描電子顯微鏡（SEM）FEM-760F日本JEOLX-射線(xiàn)衍射儀（XRD）Rigaku

Ultima

IV日本理學(xué)UltimaIVTM高壓汞燈（250W）E-40廣州寺石五金燈具廠(chǎng)可見(jiàn)分光光度計(jì)V-1100D上海美譜達(dá)儀器有限公司真空干燥箱DZF邦西儀器科技（上海）有限公司2.2實(shí)驗(yàn)方法2.2.1納米CdS/CuO復(fù)合材料的制備方法首先用電子天平稱(chēng)取一定量的硝酸銅、氫氧化鈉、硫酸鎘、硫化鈉，然后分別用10mL的去離子水溶解四種藥品在四個(gè)100mL的不同燒杯里，完全溶解后，將四個(gè)燒杯里的溶液全都倒入同一個(gè)250mL的燒杯，用磁力攪拌器攪拌3h，將攪拌好的懸浮液放入反應(yīng)釜中，然后將反應(yīng)釜放入設(shè)置好反應(yīng)溫度和其它反應(yīng)條件參數(shù)的電熱鼓風(fēng)干燥箱里反應(yīng)一定的時(shí)間，等到反應(yīng)完成后去取出樣品放入離心機(jī)里離心分離，離心過(guò)程中使用無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌6次，之后將半成品放入真空干燥箱干燥14h，干燥完成后將產(chǎn)品放在550℃的馬弗爐里煅燒2h，最后研磨、裝樣，在避光干燥處儲(chǔ)存。2.2.2甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制用電子天平稱(chēng)取0.1g甲基藍(lán)，用去離子水溶解在200mL的燒杯中后轉(zhuǎn)入1000mL的容量瓶里，制得約100mg/L濃度的儲(chǔ)備液，置于陰暗處避光儲(chǔ)存待用。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1甲基藍(lán)溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Figure2-1Standardcurveofmethylbluesolution因?yàn)榧谆{(lán)溶液的最大吸收波長(zhǎng)為664nm，實(shí)驗(yàn)中使用波長(zhǎng)為664nm的可見(jiàn)分光光度儀進(jìn)行不同濃度（20mg/L、10mg/L、5mg/L、2.5mg/L、1.25mg/L）的甲基藍(lán)溶液來(lái)測(cè)定吸光度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行甲基藍(lán)溶液的吸光度（A）和濃度（C）的關(guān)系進(jìn)行曲線(xiàn)繪制，并通過(guò)origin軟件的線(xiàn)性擬合得到如圖2-1所示的曲線(xiàn)，得到標(biāo)準(zhǔn)擬合曲線(xiàn)方程為：（公式2.1）（公式2.1）由甲基藍(lán)溶液標(biāo)準(zhǔn)擬合曲線(xiàn)方程計(jì)算出甲基藍(lán)濃度，進(jìn)而計(jì)算出甲基藍(lán)的降解率：（公式2.1（公式2.1）其中，C0是甲基藍(lán)的初始濃度（mg/L），Ct是光催化降解ttime后甲基藍(lán)溶液的濃度（mg/L）。2.2.3納米CdS/CuO復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)溶液的光催化性能測(cè)試取0.002g的樣品分別加入100mL100mg/L的甲基藍(lán)溶液中，在密封黑暗的環(huán)境中反應(yīng)20min，直到甲基藍(lán)溶液達(dá)到吸附平衡，在250W的高壓汞燈持續(xù)照射下進(jìn)行光催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。每隔一段時(shí)間（t=0min、3min、6min、10min、15min、25min、40min、60min）取出10mL混合溶液放進(jìn)設(shè)置波長(zhǎng)為664nm的可見(jiàn)分光光度儀進(jìn)行吸光度測(cè)試，記錄好每次間隔時(shí)間的吸光度數(shù)值。

3.結(jié)果與討論3.1納米CdS/CuO復(fù)合材料的XRD分析圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1CuO與CdS/CuO的XRD衍射圖譜Figure3-1XRDpatternsofCuOandCdS/CuO本實(shí)驗(yàn)用CdS摻雜量為30%，反應(yīng)時(shí)間為12h，反應(yīng)溫度為60℃條件下制備納米CdS/CuO復(fù)合材料，并用XRD表征方法對(duì)其摻雜情況與衍射峰的尖銳性進(jìn)行分析。納米CdS/CuO復(fù)合材料與CuO的XRD圖譜如圖3-1所示，將CuO圖譜和標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)比可知CuO的晶石結(jié)構(gòu)峰形尖銳說(shuō)明結(jié)晶完整。根據(jù)在不同的2theta發(fā)現(xiàn)納米CdS/CuO復(fù)合材料對(duì)比CuO圖譜的26.64°、27.08°、30.00°、31.18°、32.56°處出現(xiàn)衍射峰，證明CdS已經(jīng)成功摻雜進(jìn)CuO里。（H）（G）（H）（G）3.2納米CdS/CuO復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)溶液光催化性能的影響因素不同條件下，復(fù)合材料表現(xiàn)出來(lái)的光催化性能也不一樣，為了提高光催化性能，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變摻雜量（50%、40%、30%、20%、10%）、反應(yīng)時(shí)間（24h、12h、8h、4h）、反應(yīng)溫度（150℃、120℃、90℃、60℃）來(lái)探索復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)溶液的光催化性能的影響，用單因數(shù)變量來(lái)確定納米CdS/CuO復(fù)合材料的最好降解率所需條件。本實(shí)驗(yàn)制作的納米CdS/CuO復(fù)合材料，分為三個(gè)條件，每個(gè)條件下的復(fù)合材料為一組SEM圖，并分析納米CdS/CuO復(fù)合材料在同一個(gè)反應(yīng)條件的不同變量中最優(yōu)與最差降解率的顆粒形貌和結(jié)構(gòu)，這樣可以極大的表征出復(fù)合材料的顆粒形貌和體現(xiàn)復(fù)合材料的顆粒生長(zhǎng)情況。通過(guò)SEM的分析發(fā)現(xiàn)納米CdS/CuO復(fù)合材料的顆粒都具有不同程度的團(tuán)聚現(xiàn)象，顆粒之間的空隙和顆粒大小、晶體結(jié)構(gòu)等的這些因素，使得復(fù)合材料的光催化性能受到一定程度的影響。3.2.1不同的CdS摻雜量對(duì)納米CdS/CuO復(fù)合材料的影響圖3-2高壓汞燈光照下甲基藍(lán)濃度變化曲線(xiàn)Figure3-2variationcurveofmethylblueconcentrationunderhighpressuremercurylampillumination圖3-3不同的CdS摻雜量對(duì)甲基藍(lán)的降解效果Figure3-3degradationeffectofdifferentCdSdopingamountsonmethylblue本實(shí)驗(yàn)以0.01mol作為復(fù)合材料的總物質(zhì)的量，改變CdS的摻雜量，通過(guò)計(jì)算CdS摻雜量為50%、40%、30%、20%、10%后定量稱(chēng)取硝酸銅、氫氧化鈉、硫酸鎘、硫化鈉作為制備納米復(fù)合材料的原料，用水熱法得到初級(jí)樣品，經(jīng)過(guò)干燥14h、馬弗爐煅燒2h和研磨后取出0.002g樣品放入甲基藍(lán)溶液中，并在封閉陰暗的環(huán)境里進(jìn)行暗反應(yīng)20min后，放入高壓汞燈下進(jìn)行光催化測(cè)試，每隔一段時(shí)間進(jìn)行吸光度的數(shù)值記錄，通過(guò)在高壓汞燈下對(duì)甲基藍(lán)溶液的降解，得到了納米CuO、CdS/CuO復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)溶液的降解濃度曲線(xiàn)，見(jiàn)圖3-2。從圖中可以明顯看出納米CuO、CdS/CuO復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)溶液降解的曲線(xiàn)在不斷下降。用公式2.2計(jì)算得到它們?cè)跓o(wú)摻雜的CuO和摻雜量為50%、40%、30%、20%、10%CdS的CuO的降解率分別為61.18%、62.23%、62.41%、67.67%、66.40%、52.80%，如圖3-3。由此可見(jiàn)當(dāng)CdS摻雜量為30%時(shí)，光催化性能最好，摻雜量越多催化性能越弱，而少于30%摻雜量的光催化性能也會(huì)變?nèi)?，也由圖可知，CdS的摻雜對(duì)CuO的光催化性能有一定的提高。圖3-4摻雜與未摻雜CdS的產(chǎn)品SEM圖樣Figure3-4SEMpatternsofdopedandundopedCdS圖a1、a2為反應(yīng)時(shí)間14h、反應(yīng)溫度180℃、無(wú)CdS摻雜的CuO。圖b1、b2為反應(yīng)時(shí)間14h、反應(yīng)溫度180℃、30%CdS摻雜的CuO（降解率最優(yōu)）。圖c1、c2為反應(yīng)時(shí)間14h、反應(yīng)溫度180℃、10%CdS摻雜的CuO（降解率最差）。在圖3-4中，圖a1、a2為水熱法制備的純CuO的SEM分析，從SEM圖可以知道，當(dāng)CdS沒(méi)有摻雜時(shí)，CuO的形貌為不規(guī)則塊狀、長(zhǎng)塊狀等，而顆粒和顆粒之間的空隙較大，體積也較大。圖b1、b2為30%的CdS摻雜，其他反應(yīng)條件不變下制備的復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)在同樣的掃描倍數(shù)下，通過(guò)納米CdS/CuO復(fù)合材料與純CuO的比較發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的顆粒會(huì)更小，空隙也變得狹小，CdS生長(zhǎng)在CuO的表面，可以明顯的看出，晶體的生長(zhǎng)沒(méi)有規(guī)則，緊密的堆積在一起。圖c1、c2為10%的CdS摻雜，其他反應(yīng)條件保持不變，制備出來(lái)的復(fù)合材料的晶型生長(zhǎng)為棒狀，與CuO的晶體吸附不夠緊密，光催化的性能不夠明顯。3.2.2不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)納米CdS/CuO復(fù)合材料的影響圖3-5高壓汞燈光照下甲基藍(lán)濃度變化曲線(xiàn)Figure3-5variationcurveofmethylblueconcentrationunderhighpressuremercurylampillumination圖3-6不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)甲基藍(lán)的降解效果Figure3-6degradationeffectofmethylblueatdifferentreactiontimes當(dāng)CdS的摻雜量為30%時(shí)，只改變制備復(fù)合材料的反應(yīng)時(shí)間，其他制備條件不變，樣品與甲基藍(lán)溶液在高壓汞燈下催化降解的濃度曲線(xiàn)如圖3-5，由曲線(xiàn)可知甲基藍(lán)溶液吸光度的下降較明顯。由圖3-6可知，各個(gè)反應(yīng)時(shí)間下復(fù)合材料與甲基藍(lán)溶液的光催化降解率為：69.92%（4h）、69.18%（8h）、73.53%（12h）、66.11%（24h）。當(dāng)合成納米CdS/CuO復(fù)合材料的反應(yīng)時(shí)間在24h時(shí)降解率最小，隨著時(shí)間的減少降解率得到提高，但在12h時(shí)的降解率要比8h和4h的反應(yīng)時(shí)間要好，降解率達(dá)到了73.51%，出現(xiàn)降解率降低的情況可能是由于24h的反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，復(fù)合材料發(fā)生團(tuán)聚，從而影響納米CdS/CuO復(fù)合材料的光催化降解效率，而時(shí)間太短，可能會(huì)使CdS的顆粒在CuO顆粒的吸附力不夠，起到的光催化性能不大明顯。圖3-7不同反應(yīng)時(shí)間樣品的SEM圖樣Figure3-7SEMpatternsofsampleswithdifferentreactiontimes圖d1、d2為反應(yīng)時(shí)間12h、反應(yīng)溫度180℃、30%CdS摻雜的CuO（降解率最優(yōu)）。圖e1、e2為反應(yīng)時(shí)間24h、反應(yīng)溫度180℃、30%CdS摻雜的CuO（降解率最差）。在圖3-7中圖d1、d2為CdS摻雜30%、反應(yīng)時(shí)間12h，其他制備條件不變下的復(fù)合材料，從圖中可以發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合材料的顆粒生長(zhǎng)有明顯的晶體規(guī)則，顆粒表面生長(zhǎng)的晶體結(jié)構(gòu)較為尖銳并為長(zhǎng)棒狀，覆蓋在CuO的表面。圖e1、e2為反應(yīng)時(shí)間24h，其他的反應(yīng)條件不變制備的復(fù)合材料，顆粒表面生長(zhǎng)的晶體機(jī)構(gòu)較圓滑，但緊密的吸附在CuO的表面，出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象。3.2.3不同反應(yīng)溫度對(duì)納米CdS/CuO復(fù)合材料的影響圖3-8高壓汞燈光照下甲基藍(lán)濃度變化曲線(xiàn)Figure3-8variationcurveofmethylblueconcentrationunderhighpressuremercurylampillumination圖3-9不同反應(yīng)溫度對(duì)甲基藍(lán)的降解效果Figure3-9degradationeffectofmethylblueatdifferentreactiontemperatures在制備復(fù)合材料的方法上保持CdS摻雜量30%、反應(yīng)時(shí)間12h等條件不變，進(jìn)而改變制備復(fù)合材料的反應(yīng)溫度，得到圖3-8的甲基藍(lán)溶液降解濃度曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)得到甲基藍(lán)溶液的吸光度不斷下降。由圖3-9可知，溫度的改變得到的光催化降解率為：81.03%（60℃）、76.61%（90℃）、78.53%（120℃）、76.30%（150℃）。由降解率可知，當(dāng)反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，制備的復(fù)合材料降解率最好，可達(dá)到81.03%，而高于反應(yīng)溫度60℃的復(fù)合材料，降解率反而在降低，溫度越高可能影響納米CdS/CuO復(fù)合材料結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，影響了光催化性能的機(jī)理反應(yīng)，所以反應(yīng)溫度越高，降解率可能越低。圖3-10不同反應(yīng)溫度的產(chǎn)品SEM圖樣Figure3-10SEMpatternsofproductsatdifferentreactiontemperatures圖f1、f2為反應(yīng)時(shí)間12h、反應(yīng)溫度60℃、30%CdS摻雜的CuO（降解率最優(yōu)）。圖g1、g2為反應(yīng)時(shí)間12h、反應(yīng)溫度150℃、30%CdS摻雜的CuO（降解率最差）。在3-10圖中的圖f1、f2是改變一個(gè)反應(yīng)溫度為60℃，其他制備條件均保持不變的SEM圖，從圖中可以看出，CdS已經(jīng)緊密的吸附在了CuO的顆粒的表面上，CdS納米粒子增加了納米復(fù)合材料的表面粗糙度，顆粒的晶體生長(zhǎng)沒(méi)有規(guī)則，顆粒之間的空隙狹小，還出現(xiàn)了一些團(tuán)聚現(xiàn)象，在一定程度上影響了復(fù)合材料的光催化性能。圖g1、g2為150℃反應(yīng)溫度的SEM圖，相較于圖f1、f2的復(fù)合材料，圖g1、g2上的晶體覆蓋在CuO比較稀松，晶型結(jié)構(gòu)也較為規(guī)則。

4.結(jié)論本實(shí)驗(yàn)采用的共沉淀法為合成納米CdS/CuO復(fù)合材料的前置條件，以水熱法合成納米CdS/CuO復(fù)合材料為最終的條件，這種制備方法使得復(fù)合材料的光催化性能更加的穩(wěn)定和提高。在用可見(jiàn)光光度儀測(cè)試了在高壓汞燈下復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)溶液降解的吸光度，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到了制備納米CdS/CuO復(fù)合材料的最佳條件：CdS摻雜量30%，反應(yīng)時(shí)間12小時(shí)，反應(yīng)溫度60℃。此時(shí)的復(fù)合材料對(duì)甲基藍(lán)溶液光催化性能最好，降解率達(dá)到了81.03%。使用SEM、XRD的表征，不僅確定了CdS摻雜到了CuO里，而且對(duì)復(fù)合材料的形貌特征進(jìn)行分析，得到顆粒空隙和晶體結(jié)構(gòu)比純CuO的空隙小，晶型的吸附更緊密，這樣的復(fù)合材料相對(duì)于純CuO的光催化性能，納米CdS/CuO復(fù)合材料的光催化性能要更好，而且納米CdS/CuO復(fù)合材料的光催化降解率比純CuO的降解率高，這說(shuō)明CdS的摻雜是具有一定的意義。

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