氧化亚铜的可以在光催化降解中使用

在光的照射下，半导体材料中可以产生电子-空穴对，可以将吸附在半导体表面的水分子或污染物分子氧化或还原，从而将水分解或使污染物得以降解。现在被普遍应用的光催化剂包括 TiO、ZnO等，它们都具有催化能力强、活性高、稳定性好等优势。但TiO2的带隙宽度约为3.2 eV，ZnO约为3.4 eV，都更适合吸收紫外光。而氧化亚铜的带隙宽度正好与可见光波长相对应，实际应用范围更广。量子效率对于光催化剂是一个非常重要的参数,而量子效率在很大程度上决定于光生电子与空穴的复合速度，复合越慢，则量子效率越高?？杉饽芰拷献贤夤獾?，Cu0中激发出的电子和空穴动能也较低，因此也更容易复合,致使其量子效率不高。所以如何阻碍CuzO中光生电子-空穴的复合一直是提高其光催化活性的关键问题。目前，阻碍光生电子-空穴的复合、提高量子效率的主要手段包括降低CuzO 的晶粒尺寸、增加CuzO晶粒之间的晶界以及将Cuz0和一种n型半导体材料或某种金属组成复合材料等。而作为一种催化剂,比表面积的大小也决定了其催化效能。为了获得最大的比表面积，氧化亚铜粉体比CuzO薄膜更加适合，但粉体材料也具有难以回收、容易变质等缺点。

CuO已经被证明可以光催化降解多种有机污染物。一般情况下，光催化降解有机类污染物的实验都是以有机染料作为模拟污染物的4。在利用CuzO纳米晶光催化分解常用有机染料的实验中发现:在降解带负电的有机染料，如甲基橙时，拥有更多晶面的CuzО纳米晶催化活性较拥有更多晶面的高;而无论哪种取向的CuzO纳米晶对于带正电的有机染料，比如亚甲基蓝都没有降解效果。发现CuzO纳米晶在光催化降解甲基橙的过程中会产生光腐蚀现象，导致催化活性下降。在光降解有机染料的过程中， CuzО纳米晶易被氧化为CuO，所以需要对CuО颗粒进行一定的表面改性，以避免催化中毒。将CuО和一种n型半导体材料或某种金属组成复合材料可以有效地提高其光催化活性和稳定性。在TiOz纳米晶薄膜上电沉积了--层Cuzo，形成的TiOz/CuzO异质结复合薄膜显示出远远高于单独TiO.或单独CuzO薄膜的光催化活性; 制备了CuO/Cu0复合中空微球，发现其光降解甲基橙的效率明显高于单相的Cu;O或CuO。在CuzО中掺杂碳纳米管可以有效提高其催化活性和电导率。具有特殊微观形貌的CuО往往具有更高的催化活性，所以一直是一个研究热点，比如花状枝晶纳米空心球、纳米管等。

利用CuzO 光催化分解水的可行性和效率一直是一个研究热点。最早发现了CuzO可以催化分解水得到环和Oz。发现将CuzO粉末分散在水中后剧烈搅拌并光照，水会被催化分解为H和O。T系统地分析了这一催化反应的机理，发现其实质是搅拌的机械能借由Cuzo转化成了化学能将水分解，与是否光照并无太大关系，他将这一反应定义为“机械催化水分解(mechano-catalytic water-splitting)"”。此后，他们通过改进搅拌器的材质和形状，大大提高了CuzО光催化分解水的效率。质疑了单纯使用CuzO 作为催化剂是否可以在光照下分解水，他们发现虽然这一反应在热力学上是可以发生的，但是从动力学角度上讲并不可行，因为Cuz0中的光生电子-空穴对会在起到催化作用之前就复合。所以，后来利用CuzO作为催化剂光分解水的尝试基本都是在牺牲剂存在下完成，或者利用p-n 结或S-M接触来提高量子效率。利用制备的p型Cu;О薄膜成功在紫外光下分解水得到H，发现晶向具有较小的薄膜电阻和较高的载流子速度。在Cu晶体表面利用О*轰击制备了Cu,o薄膜形成肖特基接触并测量了其在紫外光下对水的分解作用,他们发现这种结构的效率不高，其原因是在Cu;O/Cu界面形成了富铜区，导致有效势垒高度降低。制备了LasCuO-CuO复合材料,发现其光催化分解水的能力要远远大于 Cuz0.在TiO,表面包覆了一层纳米晶Cu;О薄膜，此复合结构在p-n结的形成加上量子禁闭效应的双重作用下，其量子效率得到了有效提高。制备了CuO/Cu/TiOz纳米管异质结复合结构，使得其光吸收能力大大增强，光催化效率也得到了显著提高。利用电沉积制备的星形CuzО晶粒，比普通纳米晶有更多的散射面，可以将入射光线散射，Cuz0的光的吸收和光催化效率得到了显著提高。

光催化水分解析氧反应是利用光能制备染料电池中的重要反应,因为此反应可以产生大量剩余质子和电子，质子可以被还原成氢气，电子可以将CO:还原为碳氢化合物。Cuzo是一种p型半导体材料，在被光激发后产生的空穴量要多于电子，是一中非常具有潜力的水分解析氧反应催化剂。但是由于效率不高，现在关于这方面的研究还非常少见。