CuO_石墨烯的制备及光电催化性能研究
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原位生 长 制 备 ＣｕＯ／石 墨 烯。 取 ３００ ｍｇ 氧 化 石墨烯，超 声 分 散 于 ５０ ｍＬ 乙 醇 中，得 到 氧 化 石 墨 烯的 醇 溶 液。 再 加 入 ２．４１６ｇ Ｃｕ（ＮＯ３）２ ·３Ｈ２Ｏ 搅匀。取２５ｍＬ １ｍｏｌ／Ｌ 的 ＮａＯＨ 溶液，加入碱式 滴定管。在磁力搅拌条件下，将 ＮａＯＨ 溶液缓 慢 滴 入制 备 的 醇 溶 液 中，得 到 蓝 色 沉 淀。 放 置 ２４ｈ，自 分解得到黑色 沉 淀。 洗 净，烘 干，得 到 ＣｕＯ／氧 化 石 墨烯。在管式炉中５ ℃／ｍｉｎ 升 温 到 ２２０ ℃，焙 烧 ３ ｈ，自然冷却，得到 ＣｕＯ／石墨烯。 １．３ 光 电 催 化 性 能 测 试
以２４ Ｗ 的 ＵＶ－Ｃ 紫 外 灯 为 光 源，灯 管 放 置 在
烧杯正上方约２０ｃｍ 处。取２００ｍｇ ＣｕＯ／石墨烯催 化剂加入到４００ｍＬ ２００ｍｇ／Ｌ 的亚甲基蓝溶液中， 再加入２．８４ｇ无 水 Ｎａ２ＳＯ４ 作 为 电 解 质，黑 暗 吸 附 ２０ ｍｉｎ，使 其 达 到 吸 附 平 衡 。 然 后 打 开 紫 外 光 灯 ，并 在溶液中放入电 极，外 加 电 压 ５．０ Ｖ。 每 隔 ２０ ｍｉｎ 取样，每 次 取 样 ５ ｍＬ，稀 释 １０ 倍，离 心，取 上 层 清 液，用紫外分光光度 计 于 亚 甲 基 蓝 溶 液 的 最 大 吸 收 峰处（６６４ｎｍ）测 定 吸 光 度 值。 依 据 亚 甲 基 蓝 的 标 准曲线方程计算出亚甲基蓝溶液的浓度。亚甲基蓝 的标准曲线由实验测定。
ＣｕＯ／石墨烯的制备及光电催化性能研究
安 正，宋存义，童震松
（北 京 科 技 大 学 土 木 与 环 境 工 程 学 院 ，北 京 １０００８３）
摘 要：以硝酸铜和改进的 Ｈｕｍｍｅｒｓ法制备的氧化石墨烯为 原 料，原 位 生 长 制 备 ＣｕＯ／石 墨 烯。 采 用 ＳＥＭ、ＸＲＤ 手段对其进行表征，并在紫外光照射和外加电场条 件 下 考 察 了 对 亚 甲 基 蓝 的 催 化 降 解 效 果 。 实 验 结 果 表 明，石 墨 烯的加入，增强了催化剂的吸附性和导电性，外加电场的施加，使得电极－催化剂颗粒－电极之间形成 三 电 极 体 系，大 幅提 升 了 ＣｕＯ 的 催 化 效 率。 与 纯 的 ＣｕＯ 相 比，ＣｕＯ／石 墨 烯 对 亚 甲 基 蓝 的 光 催 化 降 解 率 从 ３３．２３％ 提 高 到 ９１．７７％ ，对 亚 甲 基 蓝 的 光 电 催 化 降 解 率 达 ９３．１６％ 。 关 键 词 ：石 墨 烯 ；氧 化 铜 ；原 位 生 长 ；光 电 催 化 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－８１９２（２０１５）０６－００５１－０４
２ 结果与讨论
２．１ ＸＲＤ 分析 从图 １ 的 ＣｕＯ／石 墨 烯 ＸＲＤ 图 看 见，样 品 在
２６．１（°）有 一 个 衍 射 峰，该 峰 为 石 墨 烯 的 特 征 衍 射 峰。其余的 峰 （３２．８、３５．８、３９．０、４９．０、５８．７、６１．７、 ６６．４、６８．４、７５．４（°））均 为 ＣｕＯ 的 特 征 衍 射 峰。 说 明 ＣｕＯ 和石墨烯很好的负载在一起，石墨烯的引入 并没有破坏氧化铜的晶相结构。
Ｈ９００型 离 心 机；ＢＴＦ－１５００Ｃ 型 管 式 炉；ＳＨＢ－ ＩＶ 型 真 空 抽 滤 机；ＨＪ－３ 型 数 显 恒 温 磁 力 搅 拌 器； ＨＨ－４型数显 恒 温 水 浴 锅；ＫＱ３２００ 型 超 声 波 清 洗 器；７２５Ｎ 型 紫 外－可 见 分 光 光 度 计；ＧＨＧ－９０５３Ａ 型 电 热 恒 温 鼓 风 干 燥 箱；Ｒｉｇａｋｕ Ｄ／ｍａｘ－ＴＴＲＩＩＩ １８ＫＷ 多功 能 Ｘ 射 线 衍 射 仪；ＺＥＩＳＳ ＥＶＯ １８ 型 扫 描电子显微镜。 １．２ 催 化 剂 制 备
图 １ 没 有 出 现 氧 化 石 墨 烯 、Ｃｕ（ＮＯ３）２·３Ｈ２Ｏ、 Ｃｕ（ＯＨ）２的 杂 峰，说 明 制 备 的 样 品 纯 度 很 高。 在 ３５．８（°）和３９．０（°）处 的 衍 射 峰 的 峰 强 很 大，半 峰 宽 度窄，说明 ＣｕＯ 的 晶 体 化 程 度 高，有 更 好 的 光 催 化 效果。
第 ２２ 卷 第 ６ 期
金属功能材料
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．６，ｐ５１－５４
２ ０ １ ５ 年 １ ２ 月 Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ， ２０１５
ＤＯＩ：１０．１３２２８／ｊ．ｂｏｙｕａｎ．ｉｓｓｎ１００５－８１９２．２０１５０７２
采用 改 进 的 Ｈｕｍｍｅｒｓ 法，制 备 氧 化 石 墨 烯。 取２５ｍＬ 浓 Ｈ２ＳＯ４于 １ ０００ ｍＬ 的 烧 杯 中，在 冰 浴 条件 下，依 次 缓 慢 加 入 １ ｇ 鳞 片 状 石 墨、０．５ ｇ ＮａＮＯ３和３ｇ ＫＭｎＯ４，边 加 边 搅 拌。 充 分 溶 解 后， 在３５ ℃ ±３ ℃ 的 水 浴 锅 中 保 温 ６０ ｍｉｎ。 加 入 ５０ ｍＬ 去 离 子 水 搅 匀，在 ９０ ℃ 的 水 浴 锅 中 保 温 ３０ ｍｉｎ。用温热的 去 离 子 水 稀 释 至 ２００ ｍＬ，搅 拌，加 入一定 量 的 Ｈ２Ｏ２，直 到 溶 液 呈 亮 黄 色。 抽 滤，清 洗 ，烘 干 得 到 氧 化 石 墨 烯 。
第 ６ 期 安 正 ，等 ：ＣｕＯ／石 墨 烯 的 制 备 及 光 电 催 化 性 能 研 究
· ５３ ·
层 结 构 和 片 层 的 空 隙 中 ，生 长 也 比 较 均 匀 ，并 没 有 大 量团聚在一起，说明 ＣｕＯ 已经很好的负载在了石墨
烯上。从颗 粒 的 大 小 可 以 看 出，制 备 的 ＣｕＯ／石 墨 烯达到了纳米级别。
１．１ 试 剂 和 仪 器 硝酸铜（Ｃｕ（ＮＯ３）２·３Ｈ２Ｏ，ＡＲ），鳞 片 状 石 墨
粉（Ｃ，纯 度 ９９．９％），高 锰 酸 钾（ＫＭｎＯ４，ＡＲ），浓 硫 酸（Ｈ２ＳＯ４，ＡＲ），硝酸 钠（ＮａＮＯ３，ＡＲ），双 氧 水（Ｈ２ Ｏ２，３０％），无 水 乙 醇 （Ｃ２ Ｈ５ ＯＨ，ＡＲ），氢 氧 化 钠 （ＮａＯＨ，ＡＲ），浓 盐 酸 （ＨＣｌ，ＡＲ），亚 甲 基 蓝 （Ｃ１６Ｈ１８ ＣｌＮ３Ｓ，ＡＲ），无水硫酸钠（Ｎａ２ＳＯ４，ＡＲ）。 实 验 药 剂 均购于国药集团化 学 试 剂 有 限 公 司，实 验 用 水 均 为 去离子水。
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ
ＡＮ Ｚｈｅｎｇ，ＳＯＮＧ Ｃｕｎ－ｙｉ，ＴＯＮＧ Ｚｈｅｎ－ｓｏｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
图１ ＣｕＯ／石墨烯的 ＸＲＤ 图 Ｆｉｇ．１ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ
２．２ ＳＥＭ 分析 图２为石墨烯、ＣｕＯ／石墨 烯 的 ＳＥＭ 图，从 图 ２
（ａ）石墨烯的 ＳＥＭ 图 可 以 看 到 石 墨 烯 的 片 层 结 构， 片层之间有大量空隙存在。图２（ｂ）为 ＣｕＯ／石墨烯 的 ＳＥＭ 图，从 图 中 可 以 清 晰 地 看 到 有 许 多 细 小 的 颗粒物生长在片 层 结 构 上。 片 层 结 构 是 石 墨 烯，细 小颗粒物 是 ＣｕＯ。ＣｕＯ 大 量 的 生 长 在 石 墨 烯 的 片
本文采用 原 位 生 长 的 方 法，一 步 合 成 ＣｕＯ／石
作 者 简 介 ：安 正 （１９９０— ），男 ，硕 士 生 ； Ｅ－ｍａｉｌ：ａｎｚｈｅｎｇ１９９０＠１６３．ｃｏｍ； 收 稿 日 期 ：２０１５－１０－１５ 通 讯 作 者 ：童 震 松 （１９７５— ），男 ，博 士 ，讲 师 ； Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｏｎｇｚｈｅｎｓｏｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
ＣｕＯ 是一 种 典 型 的 ｐ 型 半 导 体，在 锂 电 池、半 导体、传感器、催 化 等 许 多 领 域 有 广 泛 应 用 。 ［１－４］ 纳 米级 ＣｕＯ 具有比表面积大、反应活性高和选择性强 等特点，从 而 在 许 多 反 应 中 表 现 出 很 好 的 催 化 效 果［５－８］。ＣｕＯ 的禁带宽度较窄，仅为 １．２ｅＶ，激 发 产 生光生载流子需要的能量较小，容易激发［９］，这 使 得 它在光催化领域有着巨大的应用潜力 。 ［１０］
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｓ ｉｎ－ｓｉｔｕ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏ－ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｃｕ（ＮＯ３）２ ·３Ｈ２Ｏ ａｎｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ ａｎｄ ＳＥＭ．Ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｄｅｇｒａｄａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｇｒａ－ ｐｈｅｎｅ ｈａｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｍａｋｅｓ ａ ｔｈｒｅｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｔａｌｙｓｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｌａｔｅｓ．Ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＣｕＯ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｈｉｇｈｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｐｕｒｅ ＣｕＯ， ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｂｙ ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ３３．２３％ ｔｏ ９１．７７％ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｏ－ ｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｒｅａｃｈｅｓ ９３．１６％ ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ；ｉｎ－ｓｉｔｕ ｇｒｏｗｔｈ；ｐｈｏｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏ ｃａｔａｌｙｓｉｓ
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金属功能材料 第２２卷
墨烯复合催化剂。采用 Ｘ 射线衍射（ＸＲＤ）、扫 描 电 子显微镜（ＳＥＭ）对 复 合 催 化 剂 进 行 表 征。 以 亚 甲 基蓝溶液模拟有机 污 染 废 水，考 察 复 合 催 化 剂 的 催 化活性。
１ 实验部分
石墨烯是碳原子以 ｓｐ２杂 化 方 式 连 接 பைடு நூலகம் 二 维 单
层原子 晶 体，被 认 为 是 目 前 最 理 想 的 二 维 纳 米 材 料 。 ［１１－１３］ 石墨烯自２００４年 Ｇｅｉｍ 小组 发 ［１４］ 现以来， 一直是研究的热 点。 石 墨 烯 的 电 学 性 能 优 异，机 械 强度高，稳定性强，是 传 输 电 子 的 优 良 材 料，石 墨 烯 超常的比表面积使其具有很强的吸附性能 。 ［１５－１７］ 将 石墨烯作为载体，制 备 复 合 催 化 剂 应 用 到 光 催 化 材 料 中 ，可 以 得 到 多 种 性 能 显 著 提 高 的 先 进 功 能 材 料 。
以２４ Ｗ 的 ＵＶ－Ｃ 紫 外 灯 为 光 源，灯 管 放 置 在
烧杯正上方约２０ｃｍ 处。取２００ｍｇ ＣｕＯ／石墨烯催 化剂加入到４００ｍＬ ２００ｍｇ／Ｌ 的亚甲基蓝溶液中， 再加入２．８４ｇ无 水 Ｎａ２ＳＯ４ 作 为 电 解 质，黑 暗 吸 附 ２０ ｍｉｎ，使 其 达 到 吸 附 平 衡 。 然 后 打 开 紫 外 光 灯 ，并 在溶液中放入电 极，外 加 电 压 ５．０ Ｖ。 每 隔 ２０ ｍｉｎ 取样，每 次 取 样 ５ ｍＬ，稀 释 １０ 倍，离 心，取 上 层 清 液，用紫外分光光度 计 于 亚 甲 基 蓝 溶 液 的 最 大 吸 收 峰处（６６４ｎｍ）测 定 吸 光 度 值。 依 据 亚 甲 基 蓝 的 标 准曲线方程计算出亚甲基蓝溶液的浓度。亚甲基蓝 的标准曲线由实验测定。
ＣｕＯ／石墨烯的制备及光电催化性能研究
安 正，宋存义，童震松
（北 京 科 技 大 学 土 木 与 环 境 工 程 学 院 ，北 京 １０００８３）
摘 要：以硝酸铜和改进的 Ｈｕｍｍｅｒｓ法制备的氧化石墨烯为 原 料，原 位 生 长 制 备 ＣｕＯ／石 墨 烯。 采 用 ＳＥＭ、ＸＲＤ 手段对其进行表征，并在紫外光照射和外加电场条 件 下 考 察 了 对 亚 甲 基 蓝 的 催 化 降 解 效 果 。 实 验 结 果 表 明，石 墨 烯的加入，增强了催化剂的吸附性和导电性，外加电场的施加，使得电极－催化剂颗粒－电极之间形成 三 电 极 体 系，大 幅提 升 了 ＣｕＯ 的 催 化 效 率。 与 纯 的 ＣｕＯ 相 比，ＣｕＯ／石 墨 烯 对 亚 甲 基 蓝 的 光 催 化 降 解 率 从 ３３．２３％ 提 高 到 ９１．７７％ ，对 亚 甲 基 蓝 的 光 电 催 化 降 解 率 达 ９３．１６％ 。 关 键 词 ：石 墨 烯 ；氧 化 铜 ；原 位 生 长 ；光 电 催 化 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－８１９２（２０１５）０６－００５１－０４
２ 结果与讨论
２．１ ＸＲＤ 分析 从图 １ 的 ＣｕＯ／石 墨 烯 ＸＲＤ 图 看 见，样 品 在
２６．１（°）有 一 个 衍 射 峰，该 峰 为 石 墨 烯 的 特 征 衍 射 峰。其余的 峰 （３２．８、３５．８、３９．０、４９．０、５８．７、６１．７、 ６６．４、６８．４、７５．４（°））均 为 ＣｕＯ 的 特 征 衍 射 峰。 说 明 ＣｕＯ 和石墨烯很好的负载在一起，石墨烯的引入 并没有破坏氧化铜的晶相结构。
Ｈ９００型 离 心 机；ＢＴＦ－１５００Ｃ 型 管 式 炉；ＳＨＢ－ ＩＶ 型 真 空 抽 滤 机；ＨＪ－３ 型 数 显 恒 温 磁 力 搅 拌 器； ＨＨ－４型数显 恒 温 水 浴 锅；ＫＱ３２００ 型 超 声 波 清 洗 器；７２５Ｎ 型 紫 外－可 见 分 光 光 度 计；ＧＨＧ－９０５３Ａ 型 电 热 恒 温 鼓 风 干 燥 箱；Ｒｉｇａｋｕ Ｄ／ｍａｘ－ＴＴＲＩＩＩ １８ＫＷ 多功 能 Ｘ 射 线 衍 射 仪；ＺＥＩＳＳ ＥＶＯ １８ 型 扫 描电子显微镜。 １．２ 催 化 剂 制 备
图 １ 没 有 出 现 氧 化 石 墨 烯 、Ｃｕ（ＮＯ３）２·３Ｈ２Ｏ、 Ｃｕ（ＯＨ）２的 杂 峰，说 明 制 备 的 样 品 纯 度 很 高。 在 ３５．８（°）和３９．０（°）处 的 衍 射 峰 的 峰 强 很 大，半 峰 宽 度窄，说明 ＣｕＯ 的 晶 体 化 程 度 高，有 更 好 的 光 催 化 效果。
第 ２２ 卷 第 ６ 期
金属功能材料
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．６，ｐ５１－５４
２ ０ １ ５ 年 １ ２ 月 Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ， ２０１５
ＤＯＩ：１０．１３２２８／ｊ．ｂｏｙｕａｎ．ｉｓｓｎ１００５－８１９２．２０１５０７２
采用 改 进 的 Ｈｕｍｍｅｒｓ 法，制 备 氧 化 石 墨 烯。 取２５ｍＬ 浓 Ｈ２ＳＯ４于 １ ０００ ｍＬ 的 烧 杯 中，在 冰 浴 条件 下，依 次 缓 慢 加 入 １ ｇ 鳞 片 状 石 墨、０．５ ｇ ＮａＮＯ３和３ｇ ＫＭｎＯ４，边 加 边 搅 拌。 充 分 溶 解 后， 在３５ ℃ ±３ ℃ 的 水 浴 锅 中 保 温 ６０ ｍｉｎ。 加 入 ５０ ｍＬ 去 离 子 水 搅 匀，在 ９０ ℃ 的 水 浴 锅 中 保 温 ３０ ｍｉｎ。用温热的 去 离 子 水 稀 释 至 ２００ ｍＬ，搅 拌，加 入一定 量 的 Ｈ２Ｏ２，直 到 溶 液 呈 亮 黄 色。 抽 滤，清 洗 ，烘 干 得 到 氧 化 石 墨 烯 。
第 ６ 期 安 正 ，等 ：ＣｕＯ／石 墨 烯 的 制 备 及 光 电 催 化 性 能 研 究
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层 结 构 和 片 层 的 空 隙 中 ，生 长 也 比 较 均 匀 ，并 没 有 大 量团聚在一起，说明 ＣｕＯ 已经很好的负载在了石墨
烯上。从颗 粒 的 大 小 可 以 看 出，制 备 的 ＣｕＯ／石 墨 烯达到了纳米级别。
１．１ 试 剂 和 仪 器 硝酸铜（Ｃｕ（ＮＯ３）２·３Ｈ２Ｏ，ＡＲ），鳞 片 状 石 墨
粉（Ｃ，纯 度 ９９．９％），高 锰 酸 钾（ＫＭｎＯ４，ＡＲ），浓 硫 酸（Ｈ２ＳＯ４，ＡＲ），硝酸 钠（ＮａＮＯ３，ＡＲ），双 氧 水（Ｈ２ Ｏ２，３０％），无 水 乙 醇 （Ｃ２ Ｈ５ ＯＨ，ＡＲ），氢 氧 化 钠 （ＮａＯＨ，ＡＲ），浓 盐 酸 （ＨＣｌ，ＡＲ），亚 甲 基 蓝 （Ｃ１６Ｈ１８ ＣｌＮ３Ｓ，ＡＲ），无水硫酸钠（Ｎａ２ＳＯ４，ＡＲ）。 实 验 药 剂 均购于国药集团化 学 试 剂 有 限 公 司，实 验 用 水 均 为 去离子水。
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ
ＡＮ Ｚｈｅｎｇ，ＳＯＮＧ Ｃｕｎ－ｙｉ，ＴＯＮＧ Ｚｈｅｎ－ｓｏｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
图１ ＣｕＯ／石墨烯的 ＸＲＤ 图 Ｆｉｇ．１ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ
２．２ ＳＥＭ 分析 图２为石墨烯、ＣｕＯ／石墨 烯 的 ＳＥＭ 图，从 图 ２
（ａ）石墨烯的 ＳＥＭ 图 可 以 看 到 石 墨 烯 的 片 层 结 构， 片层之间有大量空隙存在。图２（ｂ）为 ＣｕＯ／石墨烯 的 ＳＥＭ 图，从 图 中 可 以 清 晰 地 看 到 有 许 多 细 小 的 颗粒物生长在片 层 结 构 上。 片 层 结 构 是 石 墨 烯，细 小颗粒物 是 ＣｕＯ。ＣｕＯ 大 量 的 生 长 在 石 墨 烯 的 片
本文采用 原 位 生 长 的 方 法，一 步 合 成 ＣｕＯ／石
作 者 简 介 ：安 正 （１９９０— ），男 ，硕 士 生 ； Ｅ－ｍａｉｌ：ａｎｚｈｅｎｇ１９９０＠１６３．ｃｏｍ； 收 稿 日 期 ：２０１５－１０－１５ 通 讯 作 者 ：童 震 松 （１９７５— ），男 ，博 士 ，讲 师 ； Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｏｎｇｚｈｅｎｓｏｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
ＣｕＯ 是一 种 典 型 的 ｐ 型 半 导 体，在 锂 电 池、半 导体、传感器、催 化 等 许 多 领 域 有 广 泛 应 用 。 ［１－４］ 纳 米级 ＣｕＯ 具有比表面积大、反应活性高和选择性强 等特点，从 而 在 许 多 反 应 中 表 现 出 很 好 的 催 化 效 果［５－８］。ＣｕＯ 的禁带宽度较窄，仅为 １．２ｅＶ，激 发 产 生光生载流子需要的能量较小，容易激发［９］，这 使 得 它在光催化领域有着巨大的应用潜力 。 ［１０］
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｓ ｉｎ－ｓｉｔｕ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏ－ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｃｕ（ＮＯ３）２ ·３Ｈ２Ｏ ａｎｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ ａｎｄ ＳＥＭ．Ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｄｅｇｒａｄａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｇｒａ－ ｐｈｅｎｅ ｈａｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｍａｋｅｓ ａ ｔｈｒｅｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｔａｌｙｓｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｗｏ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｌａｔｅｓ．Ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＣｕＯ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｈｉｇｈｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｐｕｒｅ ＣｕＯ， ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｂｙ ＣｕＯ／ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ３３．２３％ ｔｏ ９１．７７％ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｏ－ ｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｒｅａｃｈｅｓ ９３．１６％ ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ；ｉｎ－ｓｉｔｕ ｇｒｏｗｔｈ；ｐｈｏｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏ ｃａｔａｌｙｓｉｓ
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金属功能材料 第２２卷
墨烯复合催化剂。采用 Ｘ 射线衍射（ＸＲＤ）、扫 描 电 子显微镜（ＳＥＭ）对 复 合 催 化 剂 进 行 表 征。 以 亚 甲 基蓝溶液模拟有机 污 染 废 水，考 察 复 合 催 化 剂 的 催 化活性。
１ 实验部分
石墨烯是碳原子以 ｓｐ２杂 化 方 式 连 接 பைடு நூலகம் 二 维 单
层原子 晶 体，被 认 为 是 目 前 最 理 想 的 二 维 纳 米 材 料 。 ［１１－１３］ 石墨烯自２００４年 Ｇｅｉｍ 小组 发 ［１４］ 现以来， 一直是研究的热 点。 石 墨 烯 的 电 学 性 能 优 异，机 械 强度高，稳定性强，是 传 输 电 子 的 优 良 材 料，石 墨 烯 超常的比表面积使其具有很强的吸附性能 。 ［１５－１７］ 将 石墨烯作为载体，制 备 复 合 催 化 剂 应 用 到 光 催 化 材 料 中 ，可 以 得 到 多 种 性 能 显 著 提 高 的 先 进 功 能 材 料 。