[发明专利]Pt-Cu2O包裹Cu纳米线及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种Pt‑Cu₂O包裹Cu纳米线，其制备方法为：将铜纳米线、去离子水混合，于60～80℃反应5～7h，之后冷却至室温，过滤，洗涤，真空干燥，制得Cu₂O为壳Cu为核的纳米线；室温下，将氯铂酸溶液滴加到所述Cu₂O为壳Cu为核的纳米线中，滴完后静置25～30s，之后离心，沉淀物洗涤，干燥，得到最终产物；本发明制得的Pt‑Cu₂O包裹Cu纳米线可应用于光催化降解染料废水中有机污染物的反应中，光催化效率高。

(一)技术领域

本发明涉及一种Pt-Cu₂O包裹Cu纳米线及其制备方法与应用。

(二)背景技术

自20世纪70年代以来，光催化技术在染料废水治理方面引起广泛关注，但是传统的光催化剂TiO₂能带过窄，对太阳光利用率过低。Cu₂O作为一种拥有无毒、具有特殊光学性质等的P型半导体材料，其禁带宽度介于2～2.2eV，与常见催化剂相比，具有可吸收大部分可见光的优势，在光催化和电化学上都有着良好的应用前景。但Cu₂O不稳定，且其形成的光生电子 -空穴也存在易复合的缺点，因此对其改性研究已成为研究热点，其中较热门的有异质结、金属掺杂和非金属掺杂。

(三)发明内容

针对目前Cu₂O-Cu这种半导体-金属结构较难制备的缺点，本发明提出对Cu纳米线原位氧化制备Cu₂O，再在Cu₂O@Cu机体上掺杂稀有金属的方法，此方法既简易方便，又能利用半导体-金属结构的Schottky势垒和金属掺杂提高氧化亚铜光催化效率。

本发明采用如下技术方案：

一种Pt-Cu₂O包裹Cu纳米线，按如下方法制备得到：

(1)将铜纳米线、去离子水按料液质量比1：1665～1670混合，于60～80℃反应5～7h，之后冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇和蒸馏水洗涤，真空干燥，制得Cu₂O为壳Cu为核的纳米线；

(2)室温下，将10wt％～20wt％氯铂酸溶液滴加到步骤(1)制得的Cu₂O为壳Cu为核的纳米线中，滴完后静置25～30s(溶液由浅黄色变成浅蓝色)，之后离心，沉淀物用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到所述的Pt-Cu₂O包裹Cu纳米线；

所述氯铂酸溶液的体积用量以Cu₂O为壳Cu为核的纳米线的质量计为6.6～16.7mL/g。

本发明中，所述的室温为20～30℃。

所述的铜纳米线可按如下方法进行制备：

在14～16M的NaOH(99％分析纯)溶液中，依次加入0.1M的Cu(OH)₂溶液、乙二胺、35wt％水合肼，混合均匀后于60～90℃反应0.8～1h，之后经离心、洗涤、微孔(孔径0.35～0.45um) 过滤、真空干燥，得到所述的铜纳米线(真空保存备用)；

所述的NaOH溶液、Cu(OH)₂溶液、乙二胺、水合肼的体积比为100：5～7.5：0.7～0.75： 0.125～0.175。

本发明制得的Pt-Cu₂O包裹Cu纳米线粉体材料，利用扫描电镜(SEM)、电子能谱分析 (EDS)对样品进行分析表征。其中，内核铜纳米线为粗细较均匀的密集纳米线结构，直径约为90～110nm，外壳Cu₂O颗粒粒径均匀，厚度约为24.5～30.6nm，且表面有Pt颗粒沉积。