Page 187 - 《精细化工》2022年第12期

第 12 期 郭金燕，等: Cu 2 O/rGO 修饰阴极对 MFC 产电脱氮性能及菌群结构的影响 ·2553·

图 1e 可知，在 2θ=31.61°、38.65°、48.66°、61.31°、
74.87°出现了 Cu 2 O 的(110)、(111)、(200)、(220)、
(311)晶面衍射峰（JCPDS No. 05-0667） [21] ，特别是
为氧还原反应提供活性位点的(111)晶面特征峰表现
出较高的强度 [22] 。此外，在 2θ=7.55°和 35.49°分别
出现石墨碳的(100)晶面衍射峰 [23] 和 rGO 的(002)晶
面衍射峰 [24] ，但(100)晶面衍射峰强度明显小于(002)
晶面衍射峰，表明 Cu 2 O/rGO 复合材料中的 C 主要
以 rGO 的(002)晶面存在 [25] ，进一步说明 Cu(AC) 2 与
GO 被 DEG 还原生成 Cu 2 O/rGO 复合材料。
通过 XPS 分析了 Cu 2 O/rGO 复合材料表面元素
组成和 Cu 元素化合价状态，结果如图 2 所示。由
图 2a 可知，Cu 2 O/rGO 复合材料含有 Cu、O 和 C 元
素特征峰，此结果与 EDS 结果一致。在 Cu 2p XPS
谱图（图 2b）中，在 933.0、953.1 eV 处分别出现
+
+
Cu 2p 3/2 （Cu ）和 Cu 2p 1/2 （Cu ）的特征峰，同时，
在 941.0、943.7 eV 处出现 2 个特征峰，说明 Cu 2 O/
rGO 复合材料中有 Cu 2 O 存在，这与 Cu 2 O 相关报道
一致 [26-27] 。在 O 1s XPS 谱图（图 2c）中，531.6 和
534.0 eV 处分别对应 Cu—O 和 C—OH 的特征峰，
分别归属于 Cu 2 O 的 Cu—O 键和 rGO 的 C—OH 键。
另外，在 529.8 eV 处还存在表面吸附氧（O ads ）的
特征峰，O ads 的存在有助于提高材料的催化性能 [28] 。
在 C 1s XPS 谱图（图 2d）中，284.4、285.9 和 288.1
eV 处分别出现来自 rGO 的 C==C—C（无氧碳）、C
—O—H（羟基碳）和 C==O（酮羰基）特征峰，此
结果与 FTIR 测试结果一致。综上所述，制备的材
料为 Cu 2 O/rGO 复合材料。

图 1 Cu 2 O/rGO 复合材料的 SEM 图（a、b）、FTIR 谱图
（c）、EDS 谱图（d）和 XRD 谱图（e）
Fig. 1 SEM images (a, b), FTIR spectrum (c), EDS spectrum
(d) and XRD pattern (e) of Cu 2 O/rGO composites

采用 EDS 来确定 Cu 2 O/rGO 复合材料表面特定
元素组成，结果如图 1d 所示。由图 1d 可知，
Cu 2 O/rGO 复合材料 Cu 元素的质量分数和摩尔分数
分别为 30.27%和 8.82%；O 元素的质量分数和摩尔
分数分别为 42.52%和 49.23%。Cu 2 O/rGO 复合材料
表面特定元素中除了 O 和 Cu 元素之外，还检测到
C 元素，其质量分数和摩尔分数分别为 27.20%和
41.95%，这是 Cu 2 O 负载于 rGO 表面的结果。
图 1e 为 Cu 2 O/rGO 复合材料的 XRD 谱图。由