[发明专利]一种纳米管状溴化亚铜光催化材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米管状溴化亚铜光催化材料的制备方法及其应用，属于功能材料技术领域。

背景技术

自1972年Fujishima和Honda发现在TiO₂电极材料表面光响应产氢现象以来(Fujishima，A.Honda，K.，Nature238，37-38)，光催化作为解决环境污染和能源危机一种潜在技术引起全世界的关注。在半导体光催化过程中，光照射激发价带中的电子跃迁至导带，在导带上形成光生电子和价带上形成光生空穴；载流子迁移到粉末颗粒表面后，充分与周围的环境作用，发生复杂的氧化、还原反应。

目前国内外光催化剂的研究多数停留在TiO₂及相关修饰，如材料的纳米化及高比表面化、掺杂、半导体复合、贵金属及氧化物负载等。尽管这些工作卓有成效，但其量子产率不高，而且难以用于光催化裂解水产氢的用途，因此，寻找新型高效光催化剂已成为当前此领域最重要的课题之一。根据已发现的光催化材料，其体系可分为氧化物、硫化物、氧硫化物、氮化物以及氧氮化物，其中氧化物往往有比较好的(光)化学稳定性；硫化物及氧硫化物虽然能够显示较理想的可见光响应特性，但作为光催化材料容易产生光化学腐蚀；氮化物及氧氮化物也具有较好的可见光吸收特性，其材料本身光催化效果不尽理想。寻找新型高效光催化剂一直是光催化技术领域一项长期而艰巨的任务，它是光催化技术能够得以大规模推广应用的核心。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种纳米管状溴化亚铜光催化材料的制备方法及其应用。

本发明的技术方案如下：

一种纳米管状溴化亚铜光催化材料的制备方法，将CuBr₂和三乙烯二胺的混合物溶于甲醇和水体积比为4∶2的甲醇溶液中并用磁力搅拌器搅拌，CuBr₂和三乙烯二胺摩尔比为5∶3；搅拌过程中滴加高氯酸调节溶液的pH值；30分钟后将混合液转移到带有聚四氟乙烯衬底的反应釜中，置于100℃烘箱内加热保持96小时；再以每小时5℃的速度冷却到室温，过滤并水洗即得。

所述的纳米管状溴化亚铜光催化材料在光催化降解有机染料中的应用。

本发明采用溶剂热方法来合成该纳米管状溴化亚铜光催化材料，只需一步反应即可得到其纳米颗粒，避免了高温烧结的晶粒粗化与团聚，并且原料廉价易得，制备工艺操作简单、条件温和；反应过程中的参数可调，易于控制产物的结晶度与物相组成。其化学组成为(Me₂DABCO)₃(H₃O)₄(Cu₁₅Br₂₄)Br，光学能带隙为3.42eV，实验证明该材料对有机染料有很好的光催化降解效果。

附图说明

图1(a)为配合物1的配位环境图，图1(b)为龟壳型Cu₅Br₁₀簇，图1(c)为配合物1沿b轴方向的一维管，图1(d)为配合物1沿c轴方向的一维管，图1(e)为配合物1沿c轴方向的堆积图；

图2为配合物1的态密度图；

图3为配合物1紫外-可见漫反射光谱图；

图4为配合物1的能带图；

图5为配合物1光催化降解四种染料效果比较；

图6为配合物1的粉末衍射图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明采用溶剂热方法来合成该纳米管状溴化亚铜光催化材料，并对其进行光催化性能测试。

一、材料制备

将CuBr₂和三乙烯二胺(摩尔比为5∶3)的混合物溶于甲醇/水(V∶V＝4∶2)中并用磁力搅拌器搅拌，搅拌过程中滴加高氯酸调节溶液的pH值。大约30分钟后将混合液转移到带有聚四氟乙烯衬底的反应釜中，置于100℃烘箱内加热保持96小时。再以每小时5℃的速度冷却到室温，过滤并水洗得到无色柱状晶体配合物1。