[发明专利]一种CuOx

说明书

本发明公开了一种CuO_x纳米簇及其作为臭氧催化剂的应用。所述CuO_x纳米簇为将氨基化的高比表面积载体与铜离子溶液混合后，进行络合反应，待反应结束后，反应液过滤得固体，并洗涤、烘干，最后在300～500℃下煅烧2～8h，冷却后得到。本发明所述CuO_x纳米簇通过先将载体进行氨基功能化，在载体表面形成与铜离子络合的活性铆合点，然后再与铜离子进行络合反应，从而可控地将Cu²⁺高度、且均匀地分散在载体表面，煅烧后获得CuO_x纳米簇；所述CuO_x纳米簇的制备过程简单可控，获得的CuO_x纳米簇具有丰富的悬挂键(不饱和配位)，可用作臭氧催化剂高效地催化臭氧氧化降解有机污染物。

技术领域

本发明涉及臭氧催化氧化、环境材料技术领域，更具体地，涉及一种CuO_x纳米簇及其作为臭氧催化剂的应用。

背景技术

臭氧催化氧化技术是将臭氧氧化技术与催化剂相结合的一种高级氧化方法，催化剂可以促使臭氧快速分解产生各活性氧物种(例如羟基自由基、单线态氧、表面氧原子等)，其可将那些难以用臭氧单独氧化的高稳定性、难降解有机污染物有效降解，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。

纳米簇是指由少数原子或者分子组装在一起的、介于单原子或者分子与纳米材料之间的中间结构。与单原子相比，其更易制备，且纳米簇中的原子可能具有混合价态，更加有利于催化反应中的催化剂的氧化还原循环；与纳米材料相比，其具有更多暴露在外的原子，这些暴露在外的原子外层没有原子与之配位，因此具有悬挂键(不饱和配位)，从而表现出超高催化活性。但是由于纳米簇表面能高、热力学不稳定，因此其制备仍然很困难，特别是金属氧化物的纳米簇制备尤其困难，通常是将其负载在多孔载体上，但是这种负载没有固定的铆合点，负载具有随机性，极易聚集而形成大颗粒金属氧化物而非簇。考虑到氧化铜具有良好的臭氧催化活性，且铜离子配位能力强。因此，本发明通过在载体表面接枝活性铆合点，控制铜离子与表面络合点进行络合从而均匀地分散在载体表面，经过煅烧，从而可控制备CuO_x纳米簇，可以应用于催化臭氧高效地氧化有机污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CuO_x纳米簇。本发明所述CuO_x纳米簇通过先将载体进行氨基功能化，在载体表面形成与铜离子络合的活性铆合点，然后再与铜离子进行络合反应，从而可控地将Cu²⁺高度、且均匀地分散在载体表面，煅烧后获得CuO_x纳米簇；其制备过程简单可控，获得的CuO_x纳米簇具有丰富的悬挂键(不饱和配位)，可用作臭氧催化剂高效地催化臭氧氧化降解有机污染物。

本发明的另一目的在于提供所述CuO_x纳米簇作为臭氧催化剂的应用。

本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：

一种CuO_x纳米簇，将氨基化的高比表面积载体与铜离子溶液混合后，进行络合反应，待反应结束后，反应液过滤得固体，并洗涤、烘干，最后在300～500℃下煅烧 2～8h，冷却后得到CuO_x纳米簇。

现有的制备方法中，由于载体表面没有固定的铆合点(用于固定铜离子)，因此铜离子负载在载体上的位置和数量具有随机性，从而导致制备的产物极易聚集而形成大颗粒金属氧化物而非簇。为改善这一缺陷，本发明先将载体表面进行氨基功能化，，在载体表面形成铜离子的活性铆合点，再通过活性铆合点与铜离子进行络合反应，从而可控地将Cu²⁺高度、且均匀地分散在载体表面，煅烧后获得CuO_x纳米簇；其制备过程简单可控，获得的CuO_x纳米簇具有丰富的悬挂键(不饱和配位)，可用作臭氧催化剂高效地催化臭氧氧化降解有机污染物。

优选地，所述高比表面积载体为介孔TiO₂或CeO₂。