[发明专利]一种纳米Cu2

说明书

本发明涉及一种纳米Cu₂O@多孔碳复合光催化材料及其制备方法。该复合光催化材料是以海藻酸钠(SA)为骨架，以Cu²⁺为交联剂，形成Cu²⁺@SA水凝胶，通过沉淀过程在水凝胶内部形成相应的氢氧化物，经过高温煅烧制备出纳米Cu₂O@多孔碳复合光催化材料，可用于可见光催化降解染料废水。本发明的制备方法很好地实现了废物资源化，并成功合成出具有可见光响应的光催化剂，降解效果显著，达到了以废治废。本发明使用的海藻酸钠为天然可降解的高分子材料，制备方法简单易行，使用安全的助剂和溶剂，无副产物生成，在实际生产中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纳米Cu₂O@多孔碳复合光催化材料及其制备方法，属于化学及环境技术领域。

背景技术

海藻酸钠是从褐藻类海带或马尾藻中提取的聚阴离子型多糖(海藻酸)的钠盐，盛产于各大海洋沿岸；是一种天然线型高分子，含有大量-OH、-COO^-等基团。二价金属离子可以使海藻酸钠交联成凝胶，凝胶化和交联主要通过Na⁺与二价金属离子交换而得。二价金属离子在羧基部位进行离子取代，另一侧链海藻酸也可以与二价金属离子相连，从而交联形成具有三维网状结构的水凝胶。水凝胶的形成保证了金属离子的均匀分散，其三维凝胶网络在沉淀过程中能够有效控制晶体形貌和大小，是制备纳米金属及金属氧化物的理想模板。此外，海藻酸钠水凝胶自身经高温煅烧后形成的立体网状结构的碳骨架，能够表现出对污染物良好的吸附性能和光催化过程中的电子传导性能。

纳米氧化亚铜是一种新型的p型半导体材料，具有独特的光、磁学特性，在诸多领域有着广泛的应用，Cu₂O的传统制备方法包括液相合成法、水热合成法、溶剂热法、溶胶-凝胶法，传统的制备方法制备过程复杂，Cu₂O的分散性差，多采用分散剂(如PVP)对纳米金属颗粒进行分散，同时需要添加还原剂(如水合肼、葡萄糖)控制纳米Cu₂O的形成，制备过程中使用了过量化学助剂，通常这些助剂毒性大，对环境存在巨大的安全隐患。

经检索，以海藻酸钠为模板，一步合成制备纳米金属氧化物@多孔碳材复合光催化材料并用于可见光催化降解污染物，未见任何研究报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种纳米Cu₂O@多孔碳复合光催化材料及其制备方法。

发明概述：

本发明的复合光催化材料是以海藻酸钠(SA)为骨架，以Cu²⁺为交联剂，形成Cu²⁺@SA 水凝胶，通过沉淀过程在水凝胶内部形成相应的氢氧化物，经过高温煅烧制备出纳米Cu₂O@ 多孔碳复合光催化材料。本发明的制备方法通过模板法利用凝胶网络对纳米Cu₂O颗粒进行分散，在N₂创造的无氧环境完成纳米Cu₂O的合成，Cu₂O均匀分散在多孔碳材料的孔隙内，可以用作可见光催化降解染料废水，多孔碳材料对染料分子展现出良好的吸附性能。该复合材料兼具吸附作用和催化作用，对染料废水具有良好的去除效果，实现了天然资源的循环利用。

发明详述：

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种纳米Cu₂O@多孔碳复合光催化材料，所述复合光催化材料的形状为纳米多孔结构，包括多孔碳材料和Cu₂O，Cu₂O均匀分散在多孔碳材料的孔隙内，Cu₂O与多孔碳材料的质量比为3:2-2:1。

根据本发明优选的，一种纳米Cu₂O@多孔碳复合光催化材料的制备方法，包括步骤：

海藻酸钠凝胶液的制备步骤；