CN103240089A - 纳米Cu2O光催化剂的固相机械化学制备方法 - Google Patents
纳米Cu2O光催化剂的固相机械化学制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103240089A CN103240089A CN2013101879276A CN201310187927A CN103240089A CN 103240089 A CN103240089 A CN 103240089A CN 2013101879276 A CN2013101879276 A CN 2013101879276A CN 201310187927 A CN201310187927 A CN 201310187927A CN 103240089 A CN103240089 A CN 103240089A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mantoquita
- nano
- preparation
- photocatalyst
- cu2o
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种纳米Cu2O光催化剂的制备方法。其特征在于以水难溶性铜盐和草酸作为原料，利用固相机械化学反应合成的铜盐中间体在热解时发生自身氧化还原分解反应生成纳米Cu2O，副产物以气体溢出。在制备过程中不需要溶剂、不需要任何添加剂和氧化还原剂，也不需要洗涤，就可得到高活性的纳米Cu2O光催化剂。本发明方法操作简单，适合大规模生产，可望开发出一种具有低成本、高效率的纳米Cu2O光催化材料合成方法。制备出来的纳米Cu2O光催化剂在可见光照射下具有将有机染料降解的良好性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米Cu2O光催化剂的制备方法。
背景技术
光催化技术作为一项近年来深受不同领域研究者广泛关注的新型废水、废气处理和净化技术，与其他传统的废物处理技术相比具有降解完全、高效、价廉、稳定以及可以利用太阳光等优点，将广泛应用于环境治理等领域，具有良好的应用前景。然而最常用光催化剂TiO2的带隙能约为3.2eV，需要紫外光才能激发活化，不能有效利用太阳光，因而寻求可见光响应的光催化剂，开发可见光光催化技术在环境治理领域中的应用一直是研究者的研究目标，氧化亚铜作为一种具有特殊的光学和催化性能的金属氧化物半导体材料，其禁带宽度约为2.2eV，能被可见光激发。1998年，Ikeda等人(Ikeda S, Takata T, Kondo T, et al. Mechano-catalytic overall water splitting. Chemical Communications, 1998, 2185-2186)首次宣布Cu2O在太阳光下可以将水分解成氢气和氧气，预示了 Cu2O 可见光下具有很好的光催化性能，其在环境污染物光催化降解等方面将具有潜在的应用前景，因此研究纳米氧化亚铜的制备方法就成为当前光催化研究的热点之一。目前，液相还原法是制备纳米Cu2O最常用的方法，通常采用还原剂如：甲醛、水合肼、硼氢化钾、葡萄糖等在一定条件下还原二价铜盐，但由于甲醛、水合肼等还原剂本身具有毒性，对环境会造成一定的污染，不符合绿色化学的指导思想。同时，液相还原法一般需要加入有机添加剂，难于清除干净，影响产品质量；液相还原法制备的产物粒子还容易团聚，产物的粒径范围较宽，并且过程相对较为复杂。所以研究者们一直在努力寻找绿色环保、步骤简单的新制备方法。
固相法是纳米材料合成中的一种有效方法。固相法充分显示合成反应无需溶剂、产率高、无污染、合成工艺简单等特点，该法适应材料合成绿色化、清洁化的要求。
发明内容
本发明的目的在于开发一种绿色环保、步骤简单的纳米Cu2O光催化剂的制备方法。
本发明以水难溶性铜盐和草酸作为原料，利用固相机械化学反应合成的铜盐中间体在热解时发生自身氧化还原分解反应生成纳米Cu2O，副产物CO2和水以气体溢出，制备过程不需要溶剂、不需要任何添加剂和氧化还原剂，也不需要洗涤，就可得到高活性的纳米Cu2O光催化剂，从而实现了本发明的目的。
本发明的技术特征在于，按摩尔比1:1将水难溶性铜盐和草酸充分混合，连续研磨0.5-10小时，利用固相机械化学反应合成的铜盐中间体，在氮气气氛下，铜盐中间体缓慢升温至300-600℃并保温0.5-24小时，即得到Cu2O纳米粉体。
本发明最佳方法是，按摩尔比1:1将水难溶性铜盐和草酸充分混合，连续研磨1小时，利用固相机械化学反应合成的铜盐中间体，在氮气气氛下，铜盐中间体缓慢升温至350℃并保温2小时，即得到Cu2O纳米粉体。
所述的水不溶性铜盐是碱式碳酸铜或碳酸铜或氢氧化铜等。
本发明具有如下优点：
（1）操作简单：采用简单的机械化学反应合成技术；
（2）无需溶剂、添加剂和氧化还原剂，不需要洗涤, 产率高，无污染；
（3）采用该法制备的Cu2O光催化剂，其光催化活性活性很好（见附图1）；
（4）制备出来的纳米Cu2O光催化剂可用于将有机污染物降解为无毒化合物。
附图说明：
图1：制备的纳米Cu2O光催化降解甲基橙溶液（c0和c为光照前后甲基橙浓度）。
具体实施方式
实施例1：
按摩尔比1:1分别称取11.1 g分析纯的碱式碳酸铜和6.3g分析纯的二水合草酸加入在100mL氧化锆球磨罐中，使其充分混合，在每分钟480转的条件下连续研磨0.5小时制得铜盐中间体，再在氮气气氛下，铜盐中间体在井式坩埚炉中缓慢升温至350℃并保温2小时，即得到23nm的Cu2O纳米粉体。
实施例2：
按摩尔比1:1分别称取11.1 g分析纯的碱式碳酸铜和6.3g分析纯的二水合草酸加入在100mL氧化锆球磨罐中，使其充分混合，在每分钟480转的条件下连续研磨10小时制得铜盐中间体，再在氮气气氛下，铜盐中间体在井式坩埚炉中缓慢升温至350℃并保温2小时，即得到13nm的Cu2O纳米粉体。
实施例3：
按摩尔比1:1分别称取11.1 g分析纯的碱式碳酸铜和6.3g分析纯的二水合草酸加入在100mL氧化锆球磨罐中，使其充分混合，在每分钟480转的条件下连续研磨1小时制得铜盐中间体，再在氮气气氛下，铜盐中间体在井式坩埚炉中缓慢升温至350℃并保温2小时，即得到18nm的Cu2O纳米粉体。
实施例4：
按摩尔比1:1分别称取11.1 g分析纯的碱式碳酸铜和6.3g分析纯的二水合草酸加入在100mL氧化锆球磨罐中，使其充分混合，在每分钟480转的条件下连续研磨1小时制得铜盐中间体，再在氮气气氛下，铜盐中间体在井式坩埚炉中缓慢升温至300℃并保温2小时，即得到16 nm的Cu2O纳米粉体。
实施例5：
按摩尔比1:1分别称取11.1 g分析纯的碱式碳酸铜和6.3g分析纯的二水合草酸加入在100mL氧化锆球磨罐中，使其充分混合，在每分钟480转的条件下连续研磨1小时制得铜盐中间体，再在氮气气氛下，铜盐中间体在井式坩埚炉中缓慢升温至600℃并保温2小时，即得到27 nm的Cu2O纳米粉体。
实施例6：
按摩尔比1:1分别称取11.1 g分析纯的碱式碳酸铜和6.3g分析纯的二水合草酸加入在100mL氧化锆球磨罐中，使其充分混合，在每分钟480转的条件下连续研磨1小时制得铜盐中间体，再在氮气气氛下，铜盐中间体在井式坩埚炉中缓慢升温至350℃并保温0.5小时，即得到17 nm的Cu2O纳米粉体。
实施例7：
按摩尔比1:1分别称取11.1 g分析纯的碱式碳酸铜和6.3g分析纯的二水合草酸加入在100mL氧化锆球磨罐中，使其充分混合，在每分钟480转的条件下连续研磨1小时制得铜盐中间体，再在氮气气氛下，铜盐中间体在井式坩埚炉中缓慢升温至350℃并保温24小时，即得到26 nm的Cu2O纳米粉体。
实施例8：
光催化实验：称取上述实验制得的Cu2O纳米粉体0.25g加入100mL甲基橙溶液（20mg/L）中，放置暗处超声15分钟，再电磁搅拌30分钟，使其充分分散，并使吸附达到平衡。将经吸附平衡后的混合溶液倾入BL-GHX光化学反应器中，用500Ｗ氙灯照射进行光催化降解反应，每隔一定时间取样测定。本发明最佳条件下制备的纳米Cu2O光催化降解甲基橙溶液的结果见附图1。
Claims (3)
1.一种纳米Cu2O光催化剂的制备方法，其特征在于按摩尔比1:1将水难溶性铜盐和草酸充分混合，连续研磨0.5-10小时，利用固相机械化学反应合成的铜盐中间体，在氮气气氛下，铜盐中间体缓慢升温至200-600℃并保温0.5-10小时，即得到Cu2O纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的一种纳米Cu2O光催化剂的制备方法，其特征在于按摩尔比1:1将水难溶性铜盐和草酸充分混合，利用机械化学反应合成的铜盐中间体，在氮气气氛下，铜盐中间体缓慢升温至350℃并保温2小时，即得到Cu2O纳米粉体。
3.根据权利要求1、2所述的一种纳米Cu2O光催化剂的制备方法，其特征在于所述的水难溶性铜盐是碱式碳酸铜或碳酸铜或氢氧化铜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310187927.6A CN103240089B (zh) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | 纳米Cu2O光催化剂的固相机械化学制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310187927.6A CN103240089B (zh) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | 纳米Cu2O光催化剂的固相机械化学制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103240089A true CN103240089A (zh) | 2013-08-14 |
| CN103240089B CN103240089B (zh) | 2014-10-08 |
Family
ID=48920171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310187927.6A Expired - Fee Related CN103240089B (zh) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | 纳米Cu2O光催化剂的固相机械化学制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103240089B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103801294A (zh) * | 2014-02-23 | 2014-05-21 | 淮北师范大学 | 一种活性炭负载氧化亚铜光催化剂及其方法 |
| CN104001519A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-08-27 | 淮北师范大学 | 一种室温固相一步法制备Cu2O/Bi2O3纳米复合光催化剂的方法 |
| CN105964282A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-28 | 淮北师范大学 | 一锅球磨固相法制备CuI-Fe3O4磁性纳米复合物的方法 |
| CN106140205A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-23 | 淮北师范大学 | 一锅球磨固相法制备CuI‑氧化石墨烯纳米复合物的方法 |
| CN106238050A (zh) * | 2015-06-12 | 2016-12-21 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 氧化铜/氧化亚铜复合光催化材料及其制备方法 |
| CN112337464A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-09 | 合肥工业大学 | 金属掺杂多孔碳基可见光催化剂的喷雾热解制备方法、合成系统及其应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1785513A (zh) * | 2005-09-30 | 2006-06-14 | 复旦大学 | 一种用于甲醇水蒸气重整制氢的纳米铜基催化剂及其制备方法 |
| WO2009014320A2 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Lg Chem, Ltd. | Spherical assembly particle composition of cuprous oxide and preparation method thereof |
-
2013
- 2013-05-21 CN CN201310187927.6A patent/CN103240089B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1785513A (zh) * | 2005-09-30 | 2006-06-14 | 复旦大学 | 一种用于甲醇水蒸气重整制氢的纳米铜基催化剂及其制备方法 |
| WO2009014320A2 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Lg Chem, Ltd. | Spherical assembly particle composition of cuprous oxide and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DAVID DOLLIMORE,ET AL.: "Thermal decomposition of oxalates Part 25. The effect of sample preparation and environmental atmosphere on the thermal stability of copper( II) oxalate", 《THERMOCHIMICA ACTA》 * |
| MA MOHAMED, ET. AL: "A kinetic and mechanistic study of the thermal decomposition of copper (II) oxalate", 《THERMOCHIMICA ACTA》 * |
| 杨华明: "《材料机械化学》", 31 January 2010, 科学出版社 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103801294A (zh) * | 2014-02-23 | 2014-05-21 | 淮北师范大学 | 一种活性炭负载氧化亚铜光催化剂及其方法 |
| CN104001519A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-08-27 | 淮北师范大学 | 一种室温固相一步法制备Cu2O/Bi2O3纳米复合光催化剂的方法 |
| CN106238050A (zh) * | 2015-06-12 | 2016-12-21 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 氧化铜/氧化亚铜复合光催化材料及其制备方法 |
| CN106238050B (zh) * | 2015-06-12 | 2019-02-01 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 氧化铜/氧化亚铜复合光催化材料及其制备方法 |
| CN105964282A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-28 | 淮北师范大学 | 一锅球磨固相法制备CuI-Fe3O4磁性纳米复合物的方法 |
| CN106140205A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-23 | 淮北师范大学 | 一锅球磨固相法制备CuI‑氧化石墨烯纳米复合物的方法 |
| CN105964282B (zh) * | 2016-06-23 | 2018-07-06 | 淮北师范大学 | 一锅球磨固相法制备CuI-Fe3O4磁性纳米复合物的方法 |
| CN106140205B (zh) * | 2016-06-23 | 2018-07-06 | 淮北师范大学 | 一锅球磨固相法制备CuI-氧化石墨烯纳米复合物的方法 |
| CN112337464A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-09 | 合肥工业大学 | 金属掺杂多孔碳基可见光催化剂的喷雾热解制备方法、合成系统及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103240089B (zh) | 2014-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103240089B (zh) | 纳米Cu2O光催化剂的固相机械化学制备方法 | |
| CN101791565B (zh) | 一种TiO2@石墨相氮化碳异质结复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN102513134B (zh) | 一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN101811044B (zh) | 铌酸钾纳米管光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102274739B (zh) | 铜-氮双掺杂二氧化钛光催化材料 | |
| CN104607230A (zh) | 一种复合光催化剂Bi2O3/g-C3N4及其制备方法和应用 | |
| CN104069873A (zh) | 一种载有四硫化钒的可见光催化剂及制备方法 | |
| CN104001519B (zh) | 一种室温固相一步法制备Cu2O/Bi2O3纳米复合光催化剂的方法 | |
| CN106552651B (zh) | 一种Bi12O17Br2光催化剂的合成及应用方法 | |
| CN102671683A (zh) | 一种纳米片自组装C掺杂(BiO)2CO3微球可见光催化剂的制备方法 | |
| Mahboob et al. | Mesoporous LaVO4/MCM-48 nanocomposite with visible-light-driven photocatalytic degradation of phenol in wastewater | |
| Zaman et al. | Synthesis of mediator free hollow BiFeO3 spheres/porous g-C3N4 Z-scheme photocatalysts for CO2 conversion and Alizarin Red S degradation | |
| CN101337182A (zh) | 一种钛酸锌光催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN113856702B (zh) | 一种硫化镉纳米棒/硫化亚铜纳米壳异质结构光催化剂及制备方法与应用 | |
| CN102423716A (zh) | 一种颗粒均匀包覆的异质结型光催化材制备方法及应用 | |
| Zhao et al. | Ag2CO3-derived Ag/g-C3N4 composite with enhanced visible-light photocatalytic activity for hydrogen production from water splitting | |
| CN102631919B (zh) | 铜-钛氧化物介晶材料的制备方法 | |
| Zhao et al. | Preparation of g-C3N4/TiO2/BiVO4 composite and its application in photocatalytic degradation of pollutant from TATB production under visible light irradiation | |
| CN108620096A (zh) | 一种可见光响应Ag/Bi3O4Cl复合材料及制备方法和用途 | |
| CN107349951B (zh) | 一种CuO/g-C3N4毛细血管状纳米复合物的制备方法 | |
| CN105148972A (zh) | 可见光条件下还原水中硝态氮的新型催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN101433833B (zh) | 一种钽掺杂氧化锌纳米粉末光催化剂,其制备方法及应用 | |
| CN112958061A (zh) | 一种氧空位促进直接Z机制介孔Cu2O/TiO2光催化剂及其制备方法 | |
| Zhang et al. | High value-added fluorescence upconversion agents-assisted nano-semiconductors for efficient wide spectral response photocatalysis: Exerting energy transfer effect and applications | |
| CN109847779A (zh) | 一种g-C3N4-MP-MoS2复合材料及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141008 Termination date: 20150521 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |