兰琪 范希梅（西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031）

Cu/ZnO复合材料的制备及其催化性能研究

兰琪 范希梅（西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031）

采用化学沉积法制备得到Cu/ZnO复合材料，研究了不同铜源浓度对其形貌及其催化降解性能的影响。结果表明：不同铜源浓度对复合材料形貌有一定的影响，并影响着其催化降解性能。当铜源浓度为55.6%时，催化降解性能最佳，可达到95%。

Cu/ZnO复合材料；铜源浓度；催化降解

ZnO是一种环境友好型的半导体材料，其禁带宽度为

3.37 eV和60meV的激子束缚能[1-3]。在ZnO表面沉积纳米粒子铜，改变了ZnO的电子分布和表面性质，扩宽了ZnO的光谱响应范围。因此本文采用化学沉积法制备得到Cu/ZnO复合材料，并改变铜源浓度系统研究其形貌及其催化性能。

1 实验

25℃下，配置100mL 0.01mol/L的CTAB溶液，加入3.42gCu⁃Cl2·2H2O，加入氨水调节PH到10。称取不同量的ZnO粉末，使铜源浓度分别为13.6%、23.9%、38.6%、55.6%及71.5%，搅拌半小时，得到溶液A；配置100mL 0.01mol/L的CTAB溶液，加入15g水合肼，得到溶液B，将溶液B加入溶液A，搅拌3h。抽滤、烘干。

2 结果与讨论

2.1 样品的物相分析（XRD）

图1为纯ZnO及不同铜源浓度下制备的Cu/ZnO复合材料的XRD图。由图1可以看出，衍射峰2θ为31.27、34.42、36.25与晶体ZnO的标准峰（JCPDS file No.36-1451）相匹配。衍射峰2θ=43.39、50.64、74.18°分别对应金属Cu的（111）、（200）和（220）的3个晶面。图中没有铜的氧化物的衍射峰出现，说明制得的样品中只含有单质Cu。

图1 不同铜源浓度下制备的Cu/ZnO的XRD图

2.2 样品的微观形貌分析（SEM）

图2（c）～2（g）为不同铜源浓度下制备的Cu/ZnO复合材料的微观形貌图，可以看到，ZnO表面均有颗粒状物质存在，结合XRD分析可知，颗粒状物质为Cu。当铜源浓度为13.6%时，ZnO表面只有少量的Cu颗粒，且团聚现象不明显；当铜源浓度为

71.5 %时，ZnO表面被Cu颗粒覆盖，团聚现象明显。当铜源浓度为55.6%时，ZnO表面的Cu颗粒分布较其它浓度均匀，无较大团聚。

2.3 催化降解性能研究

本文通过催化降解甲基橙溶液（MO）的实验来研究Cu/ZnO复合材料的催化性能。图3为无光条件下，不同铜源浓度下制备的样品催化效果图。可以看到，铜源浓度为13.6%、23.9%、

38.6 %、55.6%及71.5%时，甲基橙降解率分别可达到82%、

图2 不同铜源浓度下制备的Cu/ZnO复合材料的微观形貌图

图3 不同铜源浓度下制备的Cu/ZnO复合材料的催化效果图及55.6%时全谱图

82.2 %、90.1%、95%及68.7%。随着铜源浓度的升高，Cu/ZnO复合材料甲基橙降解率先升高后降低，其中铜源浓度55.6%时，降解效果最好。这可能是由于铜源浓度为55.6%时，铜颗粒均匀分布在ZnO表面，且团聚现象不明显，从而提高了与甲基橙接触的比表面积。浓度较低时，ZnO表面的铜颗粒分布较少，与甲基橙接触的比表面积较小，导致其催化性能较差；浓度较高时，铜颗粒在ZnO表面团聚在一起，比表面积小，导致其催化性能较差。

3 结语

通过化学沉积法制备得到了Cu/ZnO复合材料，考察了不同铜源浓度对Cu/ZnO复合材料形貌及催化降解性能的影响。研究表明，铜源浓度对Cu/ZnO的催化降解性能有影响，当铜源浓度为55.6%时，催化降解效率最高为95%。

[1]D.B.Wang,C.X.Song.Controllable synthesis of ZnO nanorod and prism arrays large area.Phys.Chem.B,2005,109:

12697-12700.

[2]X.C.Wang,W.B.Mi.Microstructure,magnetic and opti⁃cal properties of sputtered polycrystalline ZnO films with Fe addi⁃tion.Appl.Surf.Sci.2010,256(6):1930-1935.

[3]Y.M.Dong,C.Y.Feng.Simple one-pot synthesis of ZnO/ Ag heterostructures and the application in visible-light-responsive photocatalysis.RSC.Advances.2014,4,7340-7436.