● 摘要
随着现代工业的迅速发展，环境问题不断加剧，大气污染、水污染变得日益严重，成为全人类亟待解决的重大问题。半导体光催化技术由于具有高效、节能、无毒和重复利用等优点，被认为是降解有机污染物的最有前途的方法之一，是当前研究的热点。而一维的半导体纳米材料硅纳米线及其复合材料由于具有宽的可见光相应范围、较强的可见光吸收性能、高的电子-空穴分离效率和能够重复利用等优点而被广泛研究，展现出重要的应用价值。本文主要对硅纳米线(SiNWs)及其复合阵列在光催化降解方面的应用进行研究。
采用金属诱导化学刻蚀的方法制备出SiNWs阵列。SEM测试表明硅纳米线排列规整、取向一致，直径约为80~300nm，长度约为75μm。EDS分析发现硅纳米线只含有硅、氧两种元素，硅氧原子比约为12:1，说明表面部分表面部分氧化。紫外可见漫发射测试表明，SiNWs阵列具有优异的减反射性能和可见光吸收性能。
在SiNWs阵列表面化学镀铜，然后在石英管式炉中、150℃空气气氛下保温2h退火成功制备了Cu2O/SiNWs复合阵列。SEM测试表明，Cu2O纳米粒子的修饰没有改变SiNWs的表面形貌和阵列结构。EDS分析发现样品中铜氧的原子比例为13:7, 近似于氧化亚铜的的原子比例(2:1)。XRD分析发现除了Si的衍射峰之外其余全是氧化亚铜的衍射峰，说明制备了较高纯度的氧化亚铜。
以罗丹明B为被降解物研究其光催化性能，发现Cu2O/SiNWs复合阵列的光催化速率是SiNWs阵列的3倍。在H2O2的辅助下，Cu2O/SiNWs复合阵列的光催化性能得到了大的提高，60min内RhB的降解率达到97.5%。最后给出了Cu2O/SiNWs复合阵列的光催化机理，认为光催化效率的提高是由于在p型的Cu2O纳米粒子和n型的SiNWs阵列之间形成了p-n型异质结和内建电场，有利于光生电子空穴对的有效分离。