[发明专利]一种Cu2

说明书

本发明公开了一种Cusubgt;2/subgt;O‑TiOsubgt;2/subgt;复合光催化剂及其制备方法和应用，该复合光催化剂由Cusubgt;2/subgt;O纳米球和TiOsubgt;2/subgt;纳米片按质量比1:2.8组成，Cusubgt;2/subgt;O为空心结构的纳米球，其均匀地负载在TiOsubgt;2/subgt;纳米片上。空心结构Cusubgt;2/subgt;O具有更多的活性位点、光吸收能力强、利于反应分子扩散等优点；TiOsubgt;2/subgt;纳米片具有氧化能力高的表面和比表面大等优势。二者优势协同增强，Cusubgt;2/subgt;O‑TiOsubgt;2/subgt;的光催化性能得到大幅度提高。与TiOsubgt;2/subgt;比较，其活性提高了1.64倍。本发明的Cusubgt;2/subgt;O‑TiOsubgt;2/subgt;复合光催化剂紫外光下能够很好降解甲基橙(MO)废水溶液，其制作方法简易，成本低廉，重现性好，结构独特，因此具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种Cu₂O-TiO₂复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，环境污染问题日益加剧。当前，全球十大环境问题之一的水体污染问题日益引起人们的重视。水体污染物主要是有机污染物、病原体污染物和有毒污染物等，人们采用了多种方法处理废水，主要包括物理方法、化学方法和生物方法等。与其他方法相比，光催化利用丰富的太阳能，能够彻底分解毒性有机污染物，不产生二次污染。该技术不消耗化石资源，具有操作简单、成本低等优势。

光催化反应的技术核心，是制造高效、廉价的光催化剂。在数千种光催化剂中，TiO₂是最高效的紫外响应型光催化剂之一，因其成本低、无毒、稳定性高而受到人们的特别关注。但其光吸收范围较窄，太阳光中的紫外光比例不到5％，其余部分为可见光和红外光，因此，无法充分利用太阳能。此外，TiO₂的光生电子与空穴的复合率高，其光催化效率仍然无法满足实际需要。到目前为止，科学家研究开发了离子掺杂、半导体复合、金属修饰等多种方法，改善二氧化钛的性能。在已有的报道中，许成群等人报道了g-C₃N₄/TiO₂光催化剂材料(申请公布号：202011157436.3)。但空心结构纳米球负载于纳米片的Cu₂O-TiO₂复合材料，迄今尚未报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种Cu₂O-TiO₂复合光催化剂及其制备方法和应用，制作方法简易，成本低廉，重现性好，结构独特，紫外光下能够很好降解甲基橙(MO)废水溶液。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种Cu₂O-TiO₂复合光催化剂，所述复合光催化剂由Cu₂O纳米球和TiO₂纳米片按质量比1:2.8组成，所述Cu₂O纳米球为空心结构的纳米球，所述空心结构的纳米球均匀地负载在所述TiO₂纳米片上。

优选地，所述TiO₂纳米片的边长为1.7μm，厚度为160～250nm；Cu₂O纳米球的直径为112～275nm。

一种Cu₂O-TiO₂复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)在容器中按质量比6.3:60.03:0.5加入水、冰醋酸和氢氟酸，搅拌均匀，然后加入1.7g钛酸四丁酯，搅拌30min；

步骤2)将步骤1)得到的混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬中，180℃恒温水热反应24h，之后自然冷却至室温，离心洗涤、干燥，产物为纯相TiO₂；