[发明专利]一种原位光还原的氧化亚铜/二氧化钛复合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种是氧化亚铜/二氧化钛复合物的制备方法，尤其是一种原位光还原的氧化亚铜/二氧化钛复合物的制备方法，属于催化技术领域。

背景技术

贵金属表面沉积是提高光催化剂活性的有效方法。当贵金属与半导体表面接触时，载流子重新分布，电子从费米能级高的TiO₂向费米能级低的贵金属流动，构成微电池，促进光生电子与空穴的分离，从而提高光催化活性。但是由于贵金属资源稀缺、价格昂贵，这严重限制了贵金属的大规模应用。铜作为一种常见金属元素，资源分布广泛，而且作为过渡金属具有独特的电子结构，这就为紫外光原位还原制备Cu₂O/TiO₂半导体复合结构提供可能。氧化亚铜本身作为一种能对可见光响应的P型半导体材料，其禁带宽度仅为2.0eV，在可见光照射下可有效产生光生载流子，其光电转换效率可达到18％，且无毒；且纳米氧化亚铜因其优越的光催化性能，能有效催化降解工业含氮农药、印染废水，在有机污染物光催化降解领域中有很大潜力。纳米Cu₂O/TiO₂复合材料的制备已有报道，主要方法有物理混合法、电化学沉积法、胶体化学法等。研究成果均表现出比纯Cu₂O或TiO₂更好的光催化效果。然而这些方法通常需要添加表面活性剂，使得体系复杂、反应过程难以控制的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，采用廉价的铜盐与商业TiO₂纳米粒子(P25)作为原料，通过简单的紫外光原位还原法一步制备出分散性好、尺寸均一的纳米Cu₂O/TiO₂复合材料，具体通过紫外光照下将Cu²⁺还原为Cu₂O负载于P25之上，形成Cu₂O/TiO₂复合物并实现在可见光下对染料进行高效降解。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的制备方法包括如下步骤：

1)按质量份数，在10份的甲醇/水溶液中加入0.1-0.3份的二氧化钛纳米粒子和0.01-0.03份的CuCl₂·2H₂O，并进行超声分散；其中甲醇与水的体积比为1:1-1:6；

2)将上述步骤1)所得的溶液进行氮气曝气处理10-15min后，在磁力搅拌条件下，以500w高压汞灯光照反应1.5-2小时；

3)反应结束后，将得到的产物离心并用无水乙醇洗涤2-3次后，在60-90℃条件下干燥24-30h后得到土黄色固体即为最终产物。

本发明优选的技术方案是：

1)按质量份数，在10份的甲醇/水溶液中加入0.2份的二氧化钛纳米粒子和0.02份的CuCl₂·2H₂O，并进行超声分散；其中甲醇与水的体积比为1:3；

2)将上述步骤1)所得的溶液进行氮气曝气处理10min后，在磁力搅拌条件下，以500w高压汞灯光照反应2小时；

3)反应结束后，将得到的产物离心并用无水乙醇洗涤2次后，在70℃条件下干燥24h后得到土黄色固体即为最终产物。

本发明利用光沉积法将分散着TiO₂纳米粒子与Cu前驱体的甲醇/水溶液体系进行紫外光照射，TiO₂在紫外光激发下产生空穴/电子对。由于甲醇作为空穴牺牲剂与激发空穴进行反应，而Cu前驱体则与激发电子反应从而被原位还原为Cu₂O负载于TiO₂2纳米粒子表面。

本发明的有益效果：

1)采用紫外光沉积还原法，反应体系纯净、方法简单、实验条件容易控制。

2)产物分散较好、尺寸均一，光催化活性远高于纯Cu₂O或纯TiO₂，可见光照射下可高效降解染料有机物。

3)该产品原料廉价，制备过程环保，制备周期短，成本低效益高，便于工业化推广。

附图说明

图1是本发明所述Cu₂O/TiO₂的透射电子显微镜图貌图(a)TEM。

图2是本发明所述Cu₂O/TiO₂的透射电子显微镜图貌图(b)HRTEM。

具体实施方式