Page 130 - 《精细化工》2021年第5期

·984· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

由图 2a、b 可见，CuO-SiO 2 复合气凝胶呈无规 图 4 中，在 2θ=25.30°、37.86°、48.05°、53.97°、
则形状，具有无序多孔结构。由图 2c、d 可见，在 55.10°、62.70°处的衍射峰与 TiO 2 标准图谱（JCPDS
CuO-SiO 2 气凝胶表面生长了致密的 TiO 2 纳米纤维 71-1176）相吻合，分别对应于 TiO 2 的(101)、(004)、
（图 2c，CuO-SiO 2@TiO 2），纤维直径为~16 nm (图 (200)、(105)、(211)、(204)晶面。在 2θ=35.57°、38.63°、
2d)，长度 1~2 μm (图 2c)，纤维结晶度高，锐钛矿 48.83°、53.37°、58.17°、61.28°等处的衍射峰与 CuO
（101）及（001）晶面清晰可见。由图 2e 可见，在 标准图谱（JCPDS 80-1917）相吻合，对应于黑铜矿
CuO-SiO 2 @TiO 2 表面负载 CuO 后（CuO-SiO 2 @TiO 2 / 型 CuO 的（–111）、（111）、（–202）、（020）、（202）、
CuO），CuO 被成功地负载在纳米纤维上，且负载后 （–113）晶面。所有的 TiO 2 纳米纤维均为锐钛矿型。
纤维形貌没有变化（图 2f）；元素 EDS（图 2g、h、 P25 含有以锐钛矿为主、金红石为辅的两种晶相。
i）可见，CuO 在样品中均匀分布。 图 5a 为 CuO-SiO 2 @TiO 2 负载 CuO 前后 Ti 2p
的 XPS 谱图。CuO-SiO 2 @TiO 2 中 Ti 2p 1/2 和 Ti 2p 3/2
的电子结合能分别为 464.26、458.60 eV [17] 。当纤维

表面负载 CuO 后，CuO-SiO 2 @TiO 2 /CuO 中 Ti 2p 1/2
和 Ti 2p 3/2 的电子结合能都减小了，分别为 464.21
和 458.57 eV [18] 。图 5b 为 Cu 2p 的 XPS 谱图，可知
CuO- SiO 2 @TiO 2 /CuO 中 Cu 2p 轨道的电子结合能较
负载 CuO 前有所上升，这是因为，CuO 和 TiO 2 之
间形成了强相互作用，Cu 的电负性比 Ti 小，使界
4+
面处 Ti 的电子云密度增大所致 [19] 。

图 3 CuO-SiO 2 复合气凝胶、CuO-SiO 2 @TiO 2 及 CuO-
SiO 2 @TiO 2 /CuO 的 N 2 吸附-脱附等温线及孔径分布
Fig. 3 N 2 adsorption-desorption isotherms and pore size
distribution of CuO-SiO 2 aerogel, CuO-SiO 2 @TiO 2
and CuO-SiO 2 @TiO 2 /CuO

图 3 表明，CuO-SiO 2 气凝胶是一种介孔材料，其
3
BET 比表面积为 235.3 cm /g，平均孔径为 13.9 nm，
3
孔容为 0.76 cm /g；采用 ICP-AES 分析 CuO-SiO 2 气
凝胶中 CuO 的质量分数，CuO 与 SiO 2 的物质的量
之比~1。CuO-SiO 2 @TiO 2 的 BET 比表面积为 155.0
3
3
cm /g，平均孔径为 9.8 nm，孔容为 0.41 cm /g；通
过 ICP-AES 分析，CuO-SiO 2@TiO 2 中 TiO 2 的质量分
数~30%。CuO-SiO 2@TiO 2/CuO 样品的比表面积为
3
3
151.0 cm /g，平均孔径为 9.3 nm，孔容为 0.40 cm /g。
图 4 为 CuO-SiO 2 @TiO 2 及 CuO-SiO 2 @TiO 2 /CuO
的 XRD 谱图。

a—Ti 2p; b—Cu 2p
图 5 CuO-SiO 2 @TiO 2 和 CuO-SiO 2 @TiO 2 /CuO 的 XPS 谱图
Fig. 5 XPS spectra of CuO-SiO 2 @TiO 2 and CuO-SiO 2 @TiO 2 /CuO

图 6a 为样品的紫外-可见漫反射谱图。P25 只能
吸收紫外光，CuO-SiO 2 @TiO 2 在可见光区域有明显
吸收，表明气凝胶中的 CuO 可以吸收可见光。当在
CuO-SiO 2 @TiO 2 表面负载CuO后，CuO-SiO 2 @TiO 2 /CuO

2
图 4 样品的 XRD 谱图 在可见光区域的吸光边会继续红移。利用(ahv) 对
Fig. 4 XRD patterns of the samples hv 作图（图 6a 中插图） [20] 。P25、CuO-SiO 2 @TiO 2