纳米CuO的制备、表征及气相催化性能研究

挥发性有机污染物是室内空气污染的主要来源，如何提高催化降解挥发性有机污染物（苯、丙酮和正己烷等）是环境治理的重点和难点。由于纳米TiO2的禁带宽度比较大，只能吸收太阳光中的紫外线波段，这极大的限制了其应用，因此，开发探索新的能响应更大波长的半导体催化材料成为目前普遍关注的焦点。本文采用简单的直接沉淀法制备了不同结晶度和不同结构的纳米CuO，采用比表面积分析、X射线粉末衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜、X射线光电子能谱分析等现代测试技术对其进行表征，研究了CuO的形貌、比表面积和孔结构等因素对其催化性能的影响。本论文的主要研究结果如下:
　　 1.以硝酸铜、硫酸铜和氯化铜为铜源，以氢氧化钠和碳酸钠为沉淀剂，采用不同的原料在同一热处理温度下制备了不同的纳米CuO。研究表明铜源的种类和沉淀剂的种类等因素对所得的CuO形貌、孔结构、结晶度和表面积等有重要影响。以硝酸铜和氢氧化钠为原料制备的纳米CuO的比表面积为60.49m2/g，而以氯化铜和碳酸钠为原料制备的纳米CuO的比表面积降至28.25m2/g。
　　 2.以硝酸铜为铜源，以氢氧化钠为沉淀剂，采用相同原料在不同温度下热处理制备了不同的纳米CuO。研究表明热处理温度的不同对所得的CuO形貌、孔结构、结晶度和表面积等有重要影响。当热处理温度从200℃升高到400℃时，制备的纳米CuO的比表面积为从66.34m2/g降至30.22m2/g。
　　 3.以硝酸铜和氢氧化钠为原料，采用不同的超声介质处理制备了不同的纳米CuO。研究表明超声介质的不同对所得的CuO形貌和表面积等有重要影响。以酒精为超声介质制备的纳米CuO的比表面积为45.53m2/g，而以水为超声介质制备的纳米CuO的比表面积为82.63m2/g。
　　 4.以硝酸铜和氢氧化钠为原料、在200℃热处理以酒精为超声介质制备的纳米CuO对目标污染物表现出优良的催化活性，其催化活性远高于其它原料制备的纳米CuO。