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第 6 期 谈 恒，等: CuO/TiO 2 纳米纤维可见光催化 CO 2 合成甲醇 ·1213·

粒提高了 338%。因此，TiO 2 的纳米纤维较纳米颗粒 （101）、（004）、（200）、（211）晶面 [20] 。意外的是
展现了更优异的光催化性能。 负载 CuO 后，两个样品均未出现明显的 CuO 衍射
[21]
峰，可能是因为 CuO 负载量较低并且晶粒太小 。
ICP-AES 分析表明，CuO/P25 中 CuO 质量分数为
1.32%，TiO 2 纳米纤维上的 CuO 质量分数为 1.10%。

图 3 锐钛矿的 TiO 2 纳米纤维和 TiO 2 纳米颗粒催化 CO 2
合成甲醇的催化活性
Fig. 3 Photocatalytic performances of TiO 2 nanofibers
(anatase) and TiO 2 nanoparticles (anatase)
图 5 P25、TiO 2 纳米纤维负载 CuO 前后的 XRD 图
2.2 CuO/TiO 2 纳米纤维 Fig. 5 XRD patterns of P25, TiO 2 nanofibers before and
after supporting CuO
为了增强催化剂对可见光的吸收，先后通过浸
渍 CuCl 2 、还原和氧化、在 TiO 2 纳米纤维上负载 CuO/P25 与 CuO/TiO 2 纳米纤维的 Cu 2p XPS 见
CuO，得到 CuO/TiO 2 纳米纤维的异质结催化剂。 图 6A。Cu 2p 3/2 、Cu 2p 1/2 的电子结合能分别位于
CuO/TiO 2 纳米纤维的 SEM 和元素分布见图 4。可以 933.25 与 953.1 eV，略低于纯 CuO 中相应的结合能
看到，Cu 元素在 TiO 2 纳米纤维上均匀分布。 （Cu 2p 3/2 ，933.5 eV；Cu 2p 1/2 ，953.5 eV） [22] 。这
是因为，CuO 的费米能级比 TiO 2 低，TiO 2 上的电子
2+
会部分转移到负载的 CuO 上，导致 Cu 的电子云密
度增大，结合能降低，该结果也表明 CuO 与 TiO 2
之间存在相互作用 [23] 。为了进一步验证 Cu 的价态

图 4 CuO/TiO 2 纳米纤维 SEM（a）和相应的
Ti（b）、Cu（c）元素分布图
Fig. 4 SEM images of CuO/TiO 2 nanofibers (a), and
the elemental mapping of Ti(b) and Cu(c)

P25、TiO 2 纳米纤维、CuO/P25 及 CuO/TiO 2 纳
米纤维 4 种催化剂的 XRD 图谱见图 5。P25 除了具
有锐钛矿晶型外，在 2θ=27.4°处还出现了金红石相
图 6 CuO/P25 与 CuO/TiO 2 纳米纤维的 XPS Cu 2p 谱（A）
的（110）晶面衍射峰（图 5a）。负载 CuO 前后的
和 CuLMM 谱（B）
TiO 2 纳米纤维在 2θ=25.3°、38.1°、48.2°、54.3°位置
Fig. 6 XPS spectra of Cu 2p (A) and CuLMM spectra (B)
都出现了锐钛矿衍射峰（图 5c、d），分别对应于 of CuO/P25 and CuO/TiO 2 nanofibers