半导体多相光催化技术广泛的应用在新能源开发和环境保护领域,研制能充分利用太阳能和量子效率高的纳米光催化剂是半导体光催化领域一个主要研究方向。本文研究了纳米Cu2O、TiO2-Cu2O和SiO2-Cu2O的制备、性质及其光催化效应,得到了一些有意义的结果,主要内容如下：　　 ⑴制备纳米Cu2O、TiO2-Cu20和Si02-Cu20复合氧化物并对其进行表征。Cu20、Ti02-Cu20和Si02-Cu20可被波长为6lO nm可见光激发。5％Fi02-Cu20为球形,粒径在40 nm左右,表面积为29 m2/g。在Cu20中加入少量的Si02(摩尔含量为5％)可以使Cu20的粒径由200 nm降到70 nm。　　 ⑵研究了TiO2-Cu2O和SiO2-Cu2O两种复合光催化剂在可见光照射下光催化降解活性艳红X-3B和十二烷基苯磺酸钠(DBS)的性能。考察了催化剂组成、溶液pH值、催化剂用量、溶解氧、H2O2等对光催化反应的影响,还研究了TiO2-Cu2O光催化反应动力学及对活性艳红和DBS的吸附特性。结果表明,两种复合氧化物的活性都比单一的Cu2O高,其中TiO2和Cu2O之间存在着协同作用,TiO2-Cu2O比SiO2-Cu2O光催化活性高。在TiO2-Cu2O中,5％TiO2-Cu2O活性最高。用5％TiO2-Cu2O光催化降解活性艳红,反应150 min,活性艳红降解率达91.2％,COD减少61.4％。催化剂用量为1 g/L时催化效果最好。5％TiO2-Cu2O降解活性艳红的反应为一级反应,反应速率常数为0.013 min-1。溶液中氧对活性艳红的降解起到关键作用。少量H2O2的加入(80 ppm)能提高反应速度,反应30 min,活性艳红降解率达97％。用5％TiO2-Cu2O光催化降解DBS,反应1h,DBS降解率达97.3％,COD减少65％。随着催化剂用量的增加,BDS降解率增大,直至催化剂用量达1g/L。5％TiO2-Cu2O分解DBS的反应为一级反应,反应速率常数为0.037 min-1。溶液中氧对COD的降低起到关键作用。在太阳光照射下,TiO2-Cu2O也能较好的分解DBS。5％TiO2-Cu2O对活性艳红和DBS的吸附符合Langmuir吸附等温式,25℃时饱和吸附量分别为38.6和58.0 mg/g。　　 ⑶制备出Pt/TiO2-Cu2O光催化剂。使用ICP、XRD、HRTEM、紫外-可见漫反射等技术对Pt/TiO2-Cu2O复合光催化剂的组成、结构、形貌、导带和价带之间的带隙等性质进行表征。考察在无氧条件下Pt/TiO2-Cu2O在可见光照射下光催化甲醇水溶液制氢的催化性能,并研究Pt的负载量、催化剂组成对光催化反应的影响。结果表明,铂以簇团形式沉积在TiO2-Cu2O表面上,大小在5-20 nm,之间。铂的最佳负载量为1 wt％。1％Pt/5％Ti2O-Cu2O的光催化活性最高,反应3 h可制得327μmol H2。　　 ⑷探讨Cu2O及TiO2-Cu2O光催化降解有机污染物的机理。结果表明,Cu2O光催化的氧化物种为·OH和光生空穴。·OH的产生途径是通过光生电子(e-)还原吸附在Cu2O表面上的氧,产生超氧阴离子,然后再进一步生成·OH。光生空穴(h+)无法直接将吸附在Cu2O表面上OH-氧化成·OH,但对吸附在Cu2O表面上的有机物仍有一定的氧化性。通过Cu2O和TiO2复合,使光生电子从Cu2O导带上转移到TiO2导带上,抑制电子-空穴的复合,提高光催化活性。在反应时溶液中必须有O2,因为溶液中的O2是Cu2O产生·OH的必要物种。增加Cu2O对有机污染物的吸附量有利于提高Cu2O光催化降解有机物的能力。加入电子捕俘剂,如H2O2,可提高光催化反应速度。