[发明专利]一种还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极及其制备与应用

权利要求书

1.一种还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极，其特征在于，包括基底材料以及负载于基底材料表面的纳米铜片阵列，所述纳米铜片长小于500nm，宽小于100nm，厚小于10nm，纳米片分布均匀，结构稳定。

2.根据权利要求1所述还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极，其特征在于，所述基底材料为泡沫金属，韧带宽50～100μm，孔径100～300μm，孔隙率70～90％，所述纳米铜片阵列通过恒定电势电沉积负载于基底材料表面。

3.根据权利要求2所述还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍及铜、铁、镍泡沫合金中的一种。

4.权利要求1所述的还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将基底材料用丙酮、无水乙醇中的一种超声浸泡15～30分钟，清洗后再用质量浓度1％的盐酸、硫酸溶液中的一种超声浸泡15～30分钟，进行表面清洁预处理，最后用超纯水清洗后干燥备用；

(2)以铜的可溶盐溶液为基础电解液，加入无机酸、缓冲盐调控溶液pH，通过添加剂控制铜在电极表面的沉积形貌，配制电沉积电解液；

(3)以惰性材料或铜材料为阳极，基底材料为阴极，Ag/AgCl/饱和KCl电极为参比电极，在三电极体系下，控制阴极恒电势进行电沉积，沉积结束后用超纯水清洗干净，干燥。

5.根据权利要求4所述还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中铜的可溶盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的一种；所述的无机酸为硼酸，缓冲盐为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、次磷酸氢钠中的一种和柠檬酸钠；所述添加剂至少有硫酸镍，或者为硫酸镍与聚乙二醇等表面活性剂的混合；所述步骤(3)中阳极材料为惰性材料铂、混合氧化物(MMO)、石墨中的一种，或为泡沫铜、铜板、铜箔、铜棒中的一种。

6.根据权利要求4或5所述还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极的制备方法，其特征在于，所述配置电解液中铜的可溶盐浓度为0.01～0.1M，硼酸为0.1～0.6M，缓冲盐为0.1～0.3M，柠檬酸钠为0.01～0.1M，硫酸镍为0.001～0.01M，聚乙二醇为0～10mg/L；调控电解液的pH为6～9。

7.根据权利要求4或5所述还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)阴极恒电势条件为-2～-0.34V，室温下电沉积0～30分钟，且不包括0分钟。

8.权利要求1所述的还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极的应用，其特征在于，用于有机污染水处理领域，将该纳米铜阵列阴极与对电极组成电解池，水流状态为静态或流动态，在0～20mA/cm²且不包括0mA/cm²电流密度下进行电解反应。

9.根据权利要求8所述还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极的应用，其特征在于，所述的有机污染物为卤代烃类、硝基芳香烃类、卤代芳香烃类、卤代苯酚类等可被还原降解污染物中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述还原降解有机污染物的纳米铜阵列阴极的应用，其特征在于，所述的对电极为混合氧化物(MMO)电极、铂电极、石墨电极、玻碳电极、铁电极、不锈钢电极中的一种或几种电极构成电极序列。