[发明专利]一种有机染料吸附剂金掺氧化亚铜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种有机染料吸附剂，特别涉及一种金掺氧化亚铜(Au@Cu2O)材料及其制备方法。

背景技术

我国的纺织工业非常发达，其印染行业也十分旺盛。据统计，我国每年产染料量15万吨，其中大约有10％-15％的染料会直接随废水排放到江河海中。由于染料具有高度的稳定性，并且许多染料中富含某些致癌物质，因此，高色度的染料废水是最难处理但又必须要处理的工业废水之一。

在现有技术中，对废水处理的常用方法包括有物理吸附法和化学处理法。物理吸附法中最为高效的手段是活性炭吸附。活性炭具有较强的吸附能力，对阳离子染料，直接染料，酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附功能，因此，活性炭能够用于对染料污水的处理。但活性炭价格昂贵，不易再生；另一方面，活性炭吸附没有选择性，它能将染料废液中的全部染料吸附，但是不能选择性的去吸附某种或者某系列的染料，对于一些可回收利用的混合染料溶液，不能有效地保留某些有用的染料，造成吸附剂和染料的浪费。

在化学方法处理方面，现在的研究热点是光催化技术，其中，二氧化钛(TiO₂)为研究重点。虽然二氧化钛有很好的光催化作用，但由于二氧化钛的吸收在紫外光区域(波长小于380nm)，但在我们地球上日常所接受到的太阳光中，紫外线含量较可见光要低很多，使得其常规使用效率低，而且，二氧化钛合成复杂，需要高温或者水热的方法，合成能耗较高。因此将二氧化钛投入日常的光催化运用还是不合适的。为克服二氧化钛的这种缺陷，科学家们对二氧化钛进行有关掺杂方面的研究，希望通过其导带和价带之间的间隙减小，从而能够在可见光区域吸收，例如氮掺的二氧化钛等，但是二氧化钛掺杂的氮会使水质富营养化，这又产生了另一种的水质污染现象。另外，近年来对可见光催化剂的研究也有很多的报道，其中Cu₂O和CeO₂最为热门，但它们存在对染料吸附效率低的问题。

1955年，Goedkoop等人在《结晶学学报》上报道了有关制备铜氢(CuH)的方法(J.A.Goedkoop，A.F.Andresen，Acta Crystallogr.1955，8，118)。铜氢(CuH)用来制备一些铜基的材料比铜有很多好处，首先铜氢(CuH)粉末在常温常压下比较稳定，铜粉在常温常压下很容易氧化，特别是纳米级别的铜粉在制备和储存方面遇到很大的困难；此外，铜氢在制备铜基材料的同时会有氢气放出，有助于生成一些多空或者非晶的材料，这较其他合成方法有很大的优势。至今未见到将其用于制备氧化亚铜和其复合材料的报道。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术中的不足，提供一种对有机染料吸附性好、并且其光催化的吸收范围在可见光区域的有机染料吸附剂及其制备方法，从而能应用于高色度染料废水的处理。

本发明目的通过以下方式实现。

本发明的有机染料吸附剂金掺氧化亚铜(Au@Cu₂O)，其特征在于，所述金掺氧化亚铜是利用粉状铜氢(CuH)为前驱体，以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为保护剂、在常温常压的水溶液中和氯金酸(HAuCl₄)发生氧化还原反应，然后经离心分离得到的微纳级黑色固体粉末，其中，金的重量百分含量占全部重量的1～55％，其余为氧化亚铜。

所述的常温是指正常的室温，通常为5-35℃；所述的氧化还原反应，其反应方程式如下：

4HAuCl₄+6CuH→4Au+6CuCl₂+4HCl+3H₂↑(1)

本发明的有机染料吸附剂金掺氧化亚铜的制备方法，包括制备前驱体粉状铜氢(CuH)，其特征在于，然后的步骤是(1)将前驱体粉状铜氢(CuH)加入到聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)乙醇溶液中进行超声分散，使聚乙烯基吡咯烷酮均匀的包覆在铜氢上，然后进行离心分离，得到包覆有聚乙烯基吡咯烷酮的铜氢固体粉末，所述聚乙烯基吡咯烷酮乙醇溶液中，聚乙烯基吡咯烷酮浓度为5g/L～100g/L；(2)将包覆有聚乙烯基吡咯烷酮的铜氢固体粉末加入到聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)水溶液中，并放入磁子搅拌，在搅拌过程中加入氯金酸(HAuCl₄)溶液，使氯金酸和铜氢固体粉末产生氧化还原反应1-3小时，然后进行离心分离，得到金掺氧化亚铜(Au@Cu₂O)固体粉末成品；所述聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)水溶液中，聚乙烯基吡咯烷酮的浓度为5g/L～100g/L，所述加入氯金酸溶液后的混合体系中，金和铜的比例为(0.01-0.3)∶1。