D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2010.12.011 第32卷第12期 北京科技大学学报 Vol 32 No 12 2010年12月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijng De02010 多孔SO2-CbO复合薄膜的制备及其光催化性能 徐彬) 李小辉童晓静”牛振江”冷文华)张鉴清) 1)浙江师范大学物理化学研究所浙江省固体表面反应化学重点实验室，金华321004 2)浙江大学化学系，杭州310027 摘要采用加热氧化多孔SnCu合金电沉积层，制备得多孔SOz~CeO复合薄膜.应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显 微镜(SEM)和X射线能量散射(EDS)汾析了镀液中S2+C值对薄膜结构、形貌和组成的影响.通过低压汞灯下光降解罗 丹明B的反应测试了薄膜的光催化活性.结果表明，从0.01 mob L CuS04、0.05 nob L SnS04、1.5 mob L H2 S04、7mLL 甲醛和0.001%聚乙二醇辛基苯基醚(0P)的镀液中，在20℃以6.0A·am的电流密度沉积得到的S-Cu合金，经过在空气 气氛下200℃，2h和400C,2h加热氧化后，转变为SnCu值为3：的Sm02-C0复合薄膜，显示出优异的光催化降解罗丹明 B的活性，这归因于薄膜具有三维多孔的形貌和适合的S加Cu比. 关键词氧化物；多孔材料：薄膜：电沉积：光催化 分类号T0153.20646.5 Preparation and photocatalytic activ ity of coupled SnO2-CwO porous film s XU Bin,LI Xiaohu,TONG Xiao-jing,NIU Zhen jang,LENG Wen hua,ZHANG Jian qing 1)Zhejiang Key Labortory for Chen istry on Solid Surfaces Institute of PhysicalChen istry Zhejiang Nomal University Jinhua 321004.China 2)Deparment of Chen istry Zhejiang University Hangzhou 310027.China ABSTRACT Porous SnO2 CueO composite fims were prepared through themal oxilation of porous Sn-Cu alloy electrodeposits in air The effects of the SnCu molar ratio of solutions on the mophologies constituents and stmuctures of coupled SnO2 Cu porous fims were investigated by scanning electron m icmscopy (SEM )energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS)and X-ray diffraction (XRD)analysis And the photocatalytic activity of the fims was tested by photodegradation of thodam ine B under irradiation of a low- pressure mercury kmp The results indicate that a coupled SnO2 CuO porous fim with a Sn'Cu ratio of3:1 has the best photocatalytic activity for degradation of thodamn ine B The fim was prepared by electrodepositing a SnCu alby n a solution containing0.01moL CuSo.0.05moL SnSO 1.5mob L H2 SOa.7mL.L fomalehyde and 0.001%polyethy leneglycol octyl phenyl ether(OP) at 6.0A.c and 20C.then heating the SnCu alloy at 200C for2h followed by 400C for2h in air The reason for a higher photo" catalytic activity of the fim may be its threedimensional porous morphology and proper Sn/Cu ratio KEY WORDS oxiles porous materials thin fims electrodeposition photocatalysis 氧化物半导体多相光催化技术在治理环境污染 S02是n型氧化物半导体，化学稳定性高；但 和太阳能利用方面具有广泛的应用前景山，光催化 由于其禁带宽度太大（约3.6V),除具有特殊形貌 剂的制备是该技术研究与应用的关键课题之一，由 的S02纳米材料可以有较好的光催化性能外[3)， 具有不同能带结构的半导体氧化物组成的复合材 一般来说SO2并不是理想的光催化剂).常见的 料，利用窄带隙的半导体敏化宽带隙的半导体，并通 Cb0是p型半导体，禁带宽度约2.2eV,能够在可 过两种半导体相间的界面电场促使光生载流子由一 见光下发生光催化反应；但C0作为光催化剂 种半导体相转移到另一种半导体相中，可有效提高 时，其光生电子和空穴容易复合.SO2、Cb0与其 电子空穴的分离效率和材料的光催化性能). 他氧化物的复合光催化材料，如TD2-S02-和 收稿日期：2010-02-05 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目(N。Y404028) 作者简介：徐彬(1985)，女，硕士研究生：牛振江(1959)男，教授，博士，E mail nzjiang@zjnu cn第 32卷 第 12期 2010年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．12 Ｄｅｃ．2010 多孔 ＳｎＯ2 --Ｃｕ2Ｏ复合薄膜的制备及其光催化性能 徐 彬 1） 李小辉 1） 童晓静 1） 牛振江 1） 冷文华 2） 张鉴清 2） 1） 浙江师范大学物理化学研究所浙江省固体表面反应化学重点实验室‚金华 321004 2） 浙江大学化学系‚杭州 310027 摘 要 采用加热氧化多孔 Ｓｎ--Ｃｕ合金电沉积层‚制备得多孔 ＳｎＯ2 --Ｃｕ2Ｏ复合薄膜．应用 Ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）、扫描电子显 微镜 （ＳＥＭ）和 Ｘ射线能量散射 （ＥＤＳ）分析了镀液中 Ｓｎ 2＋／Ｃｕ 2＋值对薄膜结构、形貌和组成的影响．通过低压汞灯下光降解罗 丹明 Ｂ的反应测试了薄膜的光催化活性．结果表明‚从 0∙01ｍｏｌ·Ｌ －1ＣｕＳＯ4、0∙05ｍｏｌ·Ｌ －1ＳｎＳＯ4、1∙5ｍｏｌ·Ｌ －1Ｈ2ＳＯ4、7ｍＬ·Ｌ －1 甲醛和 0∙001％ 聚乙二醇辛基苯基醚 （ＯＰ）的镀液中‚在 20℃以 6∙0Ａ·ｃｍ －2的电流密度沉积得到的 Ｓｎ--Ｃｕ合金‚经过在空气 气氛下 200℃‚2ｈ和 400℃‚2ｈ加热氧化后‚转变为 Ｓｎ／Ｃｕ值为 3∶1的 ＳｎＯ2--Ｃｕ2Ｏ复合薄膜‚显示出优异的光催化降解罗丹明 Ｂ的活性‚这归因于薄膜具有三维多孔的形貌和适合的 Ｓｎ／Ｃｕ比． 关键词 氧化物；多孔材料；薄膜；电沉积；光催化 分类号 ＴＱ153∙2；Ｏ646∙5 ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｕｐｌｅｄＳｎＯ2-Ｃｕ2Ｏｐｏｒｏｕｓｆｉｌｍｓ ＸＵＢｉｎ 1）‚ＬＩＸｉａｏ-ｈｕｉ 1）‚ＴＯＮＧＸｉａｏ-ｊｉｎｇ 1）‚ＮＩＵＺｈｅｎ-ｊｉａｎｇ 1）‚ＬＥＮＧＷｅｎ-ｈｕａ 2）‚ＺＨＡＮＧＪｉａｎ-ｑｉｎｇ 2） 1） ＺｈｅｊｉａｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｎＳｏｌｉｄＳｕｒｆａｃｅｓ‚ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ‚ＺｈｅｊｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｊｉｎｈｕａ321004‚Ｃｈｉｎａ 2） ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ‚ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｈａｎｇｚｈｏｕ310027‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＰｏｒｏｕｓＳｎＯ2-Ｃｕ2ＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｍａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｐｏｒｏｕｓＳｎ-Ｃｕａｌｌｏｙｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｓｉｎａｉｒ． ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅＳｎ 2＋／Ｃｕ 2＋ ｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ‚ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｃｏｕｐｌｅｄＳｎＯ2-Ｃｕ2Ｏｐｏｒｏｕｓ ｆｉｌｍｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ）‚ｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ-ｒａｙｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ） ａｎｄＸ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ （ＸＲＤ） ａｎａｌｙｓｉｓ．ＡｎｄｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｆｉｌｍｓｗａｓｔｅｓｔｅｄｂｙｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｒｈｏｄａｍｉｎｅＢｕｎｄｅｒｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆａｌｏｗ- ｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅｒｃｕｒｙｌａｍｐ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔａｃｏｕｐｌｅｄＳｎＯ2-Ｃｕ2ＯｐｏｒｏｕｓｆｉｌｍｗｉｔｈａＳｎ∶Ｃｕｒａｔｉｏｏｆ3∶1ｈａｓｔｈｅｂｅｓｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｒｈｏｄａｍｉｎｅＢ．ＴｈｅｆｉｌｍｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇａＳｎ-Ｃｕａｌｌｏｙｉｎａｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ0∙01ｍｏｌ·Ｌ －1 ＣｕＳＯ4‚0∙05ｍｏｌ·Ｌ －1ＳｎＳＯ4‚1∙5ｍｏｌ·Ｌ －1Ｈ2ＳＯ4‚7ｍＬ·Ｌ －1ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅａｎｄ0∙001％ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｏｃｔｙｌｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ（ＯＰ） ａｔ6∙0Ａ·ｃｍ －2ａｎｄ20℃‚ｔｈｅｎｈｅａｔｉｎｇｔｈｅＳｎ-Ｃｕａｌｌｏｙａｔ200℃ ｆｏｒ2ｈｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙ400℃ ｆｏｒ2ｈｉｎａｉｒ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｆｏｒａｈｉｇｈｅｒｐｈｏｔｏ- ｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｆｉｌｍｍａｙｂｅｉｔｓｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｒｏｕｓｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｐｒｏｐｅｒＳｎ／Ｃｕｒａｔｉｏ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｏｘｉｄｅｓ；ｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｔｈｉｎｆｉｌｍｓ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ 收稿日期：2010--02--05 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．Ｙ404028） 作者简介：徐 彬 （1985－ ）‚女‚硕士研究生；牛振江 （1959－ ）‚男‚教授‚博士‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｎｚｊｉａｎｇ＠ｚｊｎｕ．ｃｎ 氧化物半导体多相光催化技术在治理环境污染 和太阳能利用方面具有广泛的应用前景 ［1］．光催化 剂的制备是该技术研究与应用的关键课题之一．由 具有不同能带结构的半导体氧化物组成的复合材 料‚利用窄带隙的半导体敏化宽带隙的半导体‚并通 过两种半导体相间的界面电场促使光生载流子由一 种半导体相转移到另一种半导体相中‚可有效提高 电子--空穴的分离效率和材料的光催化性能 ［2］． ＳｎＯ2是 ｎ型氧化物半导体‚化学稳定性高；但 由于其禁带宽度太大 （约 3∙6ｅＶ）‚除具有特殊形貌 的 ＳｎＯ2纳米材料可以有较好的光催化性能外 ［3］‚ 一般来说 ＳｎＯ2并不是理想的光催化剂 ［4］．常见的 Ｃｕ2Ｏ是 ｐ型半导体‚禁带宽度约 2∙2ｅＶ‚能够在可 见光下发生光催化反应 ［5］；但 Ｃｕ2Ｏ作为光催化剂 时‚其光生电子和空穴容易复合．ＳｎＯ2、Ｃｕ2Ｏ与其 他氧化物的复合光催化材料‚如 ＴｉＯ2 --ＳｎＯ2 ［6--7］和 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．12．011