[发明专利]一种菱状羟基磷酸铜光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种菱状羟基磷酸铜光催化材料的制备方法。

背景技术

环境污染和能源短缺是当前人类面临和亟待解决的重大问题，亦是我国实施可持续发展战略必须优先考虑的重大课题。有机废水是排放量大且难以处理的工业废水，对自然和人类健康造成巨大的威胁。在此背景下，研究和开发新型环保的有机废水处理技术，具有重大的现实意义和实用价值。

以TiO₂为代表的光催化技术基于反应条件温和、工艺简单及环境友好等特点，被认为是一种理想的环境污染治理技术。但TiO₂仅能在紫外光（占太阳光5%）下发挥光催化还原作用，太阳能利用率较低，因此寻求合适的光催化材料，拓展光催化材料的光谱响应范围和高效利用太阳能，是目前该领域的前沿方向。

羟基磷酸铜（Cu₂(OH)PO₄）基于易于产物分离、优异催化活性及稳定性等优势，被广泛应用于催化领域。近年来，相关研究（Cho I-S. Advanced Functional Materials, 2008; 18(15): 2154-2162;G. Wang,et al. Angewandte Communication, 2013, 52: 4810-4813）证明：羟基磷酸铜在可见光区域（约占太阳光46%）到近红外区域下都具有良好的光催化活性，大大提高了太阳能的利用率，具有更为广阔的应用前景。目前已公开报道的羟基磷酸铜有棒状、片状、层状、蝴蝶状及哑铃状等（Cho I-S. Advanced Functional Materials, 2008, 18(15): 2154-2162; 中国专利CN201410447849.3; 詹予忠，郑州大学学报，2009, 30(2): 19-22; 中国专利CN201610378725.3; 中国专利CN201710115883.4）。截至目前，菱状羟基磷酸铜的制备方法还未见诸报道。

发明内容

本发明旨在提供一种菱状羟基磷酸铜的制备方法。通过水热法制备了一种菱状羟基磷酸铜光催化材料，该光催化材料在可见光作用下对工业废水中有机污染物具有优异的光催化降解性能。

本发明采取的技术方案之一：

一种菱状羟基磷酸铜光催化材料的制备方法，所述菱状羟基磷酸铜光催化材料是以硝酸铜和磷酸氢二铵为原料，以聚乙二醇400为表面活性剂，通过水热法制备一种粒径数量级为30um的菱状羟基磷酸铜材料。

优选，它包括如下步骤：

1）按摩尔比将硝酸铜、磷酸氢二铵及聚乙二醇400混合于去离子水中，搅拌30min得悬浮液；

2）继续搅拌20-30min，并调节体系pH值为4-8；

3）将所得的悬浮液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在160-210℃水热反应12-24小时；

4）冷却，过滤，洗涤后干燥得羟基磷酸铜粉末。

优选，磷酸根离子浓度为0.1-0.6mol/L，铜离子、磷酸根离子及聚乙二醇400化学剂量摩尔比1-3:1:0.5，其中聚乙二醇400的化学剂量按照其结构单元分子量400g/mol计算。

一般，洗涤后干燥中采用去离子水和乙醇洗涤直至中性。

本发明其它技术方案为：

所述的一种菱状羟基磷酸铜光催化材料的制备方法制备的菱状羟基磷酸铜。

所述的一种菱状羟基磷酸铜光催化材料的制备方法制备的菱状羟基磷酸铜在光催化系统中的应用。

所述的一种菱状羟基磷酸铜光催化材料的制备方法制备的菱状羟基磷酸铜在可见光的照射下还原工业废水中有机污染物的应用。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1. 本发明采用水热法制备了菱状羟基磷酸铜光催化材料，该制备方法无需先行制备模板，原料环保，操作简单，成本低廉，产率高等特点，利于实现工业化生产；采用聚乙二醇400为表面活性剂，对反应进行调控，从而使得反应进行较为温和，所得粉末粒径均匀。

2. 本发明所制备的羟基磷酸铜具有菱状结构，该结构能有效增大材料的比表面积，增强材料的光催化活性；所制备的羟基磷酸铜在可见光的照射下具有良好的光催化性能，克服了传统光催化材料太阳能利用率低的问题。

附图说明

图1为实施例1中产物的SEM图；

图2为实施例2中产物的X射线衍射图；

图3为实施例2中产物的催化降解性能图。

具体实施方式