刘发强， 夏培蓓， 李玉梅， 吴咏梅
(新疆工程学院化学与环境工程学院，新疆 乌鲁木齐 830091)
核/壳结构纳米材料是一种新型的复合材料，因为其结构相对来说比较特殊，同时具有许多良好的形式，因此在生物、医学、电、磁、光等众多领域中具有良好的应用价值。而纳米氧化亚铜则是一种P型半导体材料，可以通过光照射将其激发。而专家学者发现结合氧化亚铜与光催化能够有效地提高光催化性效率。而二氧化钛具有催化活性高、无毒、抗腐蚀性强等特点，但是二氧化钛对于可见光的利用率低。
1 实验部分
1.1 仪器及试剂
乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、钛酸四丁酯、无水乙醇、三水合硝酸铜，国药集团化学试剂有限公司。
DHG-9039A型电垫恒温鼓风干燥箱；KQ-100DV型数控超声波清洗器；TG165医用离心机；JSM-6610LV型扫描电子显微镜；DX-2000型X射线衍射仪；箱式电炉；DZF-6050型真空干燥箱[1]。
1.2 Cu2O的制备与表征
称取三水合硝酸铜0.392 g与聚乙烯吡咯烷酮碘0.200 0 g，量取30 mL乙二醇，在乙二醇中将三水合硝酸铜与聚乙烯吡咯烷酮进行溶解，并将经过溶解之后的溶液放置在50 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，密封之后将反应釜放入箱式电炉，并设置温度180 ℃，静待3 h，取出后自然冷却至室温，然后使用无水乙醇与去离子水进行反复清洗，在60 ℃的真空干燥环境下放置4 h备用[2]。
1.3 Cu2O@TiO2的制备
首先，称取4份0.025 0 g氧化亚铜，然后将其均匀分散在无水乙醇中，无水乙醇4 mL，在无水乙醇中依次加入10、30、50、80 μL钛酸四丁酯，将其进行充分的搅拌之后，在聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中添加4 mL去离子水，在内衬底部的中心放置小烧杯，并密封反应釜，然后将其放置在真空干燥箱中，设置温度为150 ℃，加热1 h，等到反应釜自然冷却到室温之后，使用无水乙醇与去离子水进行重复清洗，并同样放置在真空干燥箱中，设置60 ℃干燥4 h，放置备用。
2 结果及讨论
2.1 Cu2O形貌与结构表征
如第2页图1a)、b)所示，氧化亚铜的形貌主要表现为圆球状，其直径大约在300 nm，其主要表现为分布均匀，具有较好的形貌一致性。同时，选择衍射峰的三强线，并与PDF#0.99卡片进行比较，其结果显示为，实验所制备的样品为Cu2O。
2.2 Cu2O@TiO2与Cu2O的形貌与结构表征
2.2.1 不同制备条件
Cu2O为0.025 0 g，钛酸四丁酯为10 μL，时间为1 h，选取衍射峰的三强线，并与标准PDF#21-127以及标准PDF#77-1099卡片进行比较。结果显示，实验室制备的样品成分主要为Cu2O与TiO2。氧化亚铜的直径为300 nm。
图1 样品的各项表征结果
2.2.2 不同条件下Cu2O@TiO2的制备结果
Cu2O@TiO2的直径依次为600、800、1 000、1 300 nm，并且形状基本上均为圆球状。但是，对于球状进行比较可以发现，钛酸四丁酯的添加量对Cu2O@TiO2的直径有直接影响。
添加钛酸四丁酯的量之所以能够对Cu2O@TiO2大小产生直接的影响，其原因是随着钛酸四丁酯量的逐渐增加，Cu2O小球表面包裹的TiO2壳也越来越厚。
3 Cu2O@TiO2的光催化性能
为了对Cu2O@TiO2、TiO2、Cu2O的光催化性能开展测试，将500 W的疝灯作为光源，以甲基橙溶液作为降解染料。其实验步骤为：将0.02 g的Cu2O@TiO2、TiO2以及Cu2O放置在一个100 mL的烧杯中，并在烧杯中溶解40 mL的20 mg/L的甲基橙溶液。然后开始进行搅拌，首先是暗环境搅拌，并在经过20 min之后，开展取样离心操作，在波长为464 nm的可见光下测试吸光度，并静置10 min之后重复进行测试。然后，在可见光的环境下进行光催化反应，每间隔10 min对于剩余的甲基橙开展一次浓度测试，图2所示为测试结果。
图2 在可见光照射下不同光催化剂对于甲基橙的降解曲线
4 结论
综上所述，本文通过利用溶剂热法制备了具有核壳结构的Cu2O@TiO2光催化复合材料。而在进行制备的过程中发现Cu2O表面沉积在TiO2的壳层厚度可以通过钛酸四丁酯不同的添加量进行控制，对于球状的外貌无任何影响。而在室温可见光下，使用氙灯开展光催化检测，发现Cu2O@TiO2的光催化性要优于Cu2O@TiO2的光催化性能，可能是由于p-n异质结的形成能够对核壳结构的Cu2O@TiO2产生良好的催化效果。
