CN108772060A - Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用 - Google Patents
Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108772060A CN108772060A CN201810504519.1A CN201810504519A CN108772060A CN 108772060 A CN108772060 A CN 108772060A CN 201810504519 A CN201810504519 A CN 201810504519A CN 108772060 A CN108772060 A CN 108772060A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro particles
- hollow
- composite
- solution
- added
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 title claims abstract description 50
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- SJUCACGNNJFHLB-UHFFFAOYSA-N O=C1N[ClH](=O)NC2=C1NC(=O)N2 Chemical compound O=C1N[ClH](=O)NC2=C1NC(=O)N2 SJUCACGNNJFHLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 20
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 claims description 17
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 14
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 13
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 12
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 12
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 8
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims description 3
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- AEJIMXVJZFYIHN-UHFFFAOYSA-N copper;dihydrate Chemical compound O.O.[Cu] AEJIMXVJZFYIHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910021505 gold(III) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 47
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 3
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- ADZWSOLPGZMUMY-UHFFFAOYSA-M silver bromide Chemical compound [Ag]Br ADZWSOLPGZMUMY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052946 acanthite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/52—Gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4806—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of inorganic character
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用，所述方法包括如下步骤：步骤(1)，制备空心Cu壳；以及步骤(2)，添加氯金酸溶液，得到Au@Cu2O复合空心微米粒子。本发明的Au@Cu2O复合空心微米粒子具有更强的吸附能力和更多的活性位点。
Description
技术领域
本发明属于空心粒子材料技术领域，具体涉及Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用。
背景技术
近年来，采用光催化降解水中有机污染物已成为水处理的重要研究方法，半导体光催化剂作为其中的关键问题成为广大科研工作者研究的重点。常用的半导体光催化剂有二氧化钛(TiO2)、氧化亚铜(Cu2O)、溴化银(AgBr)等，然而为了实际应用的考虑，要求半导体光催化剂的禁带宽度不能太大，毒性较低。氧化亚铜(Cu2O)作为一种无毒的、非化学计量的窄禁带半导体(禁带宽度～2.2eV)，由于其能够很好的吸收可见光，已经成为光催化降解有机污染物的重要材料。
对于纯相半导体光催化剂，在光催化降解有机物过程中光生电子和空穴的复合几率很大，严重制约了其光催化降解效率。研究发现当在半导体负载上金属制备出的双组分金属-半导体异质结材料会大大提高体系的光催化效率。因为半导体光催化剂表面的金属纳米颗粒在光催化过程中起到俘获电子和快速传递电荷的作用，抑制了光生电子和空穴的复合效率，所以显著提高了异质结的光催化降解能力。然而，目前文献报道的金属-半导体异质结的复合微粒，如Au@PbS、Au@ZnS、Au@CdS、Au@Ag2S、Au@Cu2O、Ag@ZnO、Au@ZnO等，这些材料大都是在实心颗粒上进行负载，这种结构只有表面可以提供光催化反应的活性位点，大大制约了光催化性能的进一步提高和利用。本发明的发明人在“Copper-templatedsynthesis of gold microcages for sensitive surface-enhanced Raman scatteringactivity”中提出了用Cu置换制备Au，但是当时并没有制备出氧化亚铜-Au异质结构，也没有意识到金属-半导体异质结的复合微粒的空心微粒的技术方案。“Nanoparticle-aggregated hollow copper microcages and their surface-enhanced Ramanscattering activity”是关于氧化亚铜模板应用合成多孔Cu的，仍属于前述现有技术的普通多孔铜的制备技术或模板的制备方法。
空心结构具有更强的吸附能力和更多的活性位点，所以提出一种全新的复合的空心微米粒子及其制备方法和应用具有十分重要的意义。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明旨在提供Au@Cu2O复合空心微米粒子的制备方法，通过该方法获得的具有空心结构的复合微米粒子不仅具有更多的活性位点，而且具有极大的表面吸附性能。
本发明的一个方面提出了Au@Cu2O复合空心微米粒子的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，制备空心Cu壳；
以及，步骤(2)，添加氯金酸溶液，得到Au@Cu2O复合空心微米粒子。
进一步的，在步骤(1)中，制备空心Cu壳包括：
步骤(1-1)，在一定浓度的铜盐溶液中加入碱性溶液，再加入还原剂，得到氢氧化铜，所述氢氧化铜被还原剂还原，将Cu2+还原为Cu+，得到氧化亚铜；
步骤(1-2)，步骤(1)得到的氧化亚铜放入乙二醇溶液中，先后加入所述碱性溶液和上述还原剂，所述氧化亚铜被还原剂还原，将Cu+还原为Cu0，得到空心Cu壳。
进一步地，所述步骤(2)包括：
步骤(2-1)，将步骤(1)中得到的空心Cu壳分散在含有PVP的水溶液中，加入一定量的氯金酸溶液，常温常压下搅拌，收集并干燥得到的粉体，即可得到Au@Cu2O复合空心微米粒子。
本发明的某种实施方式中，所述铜盐为氯化铜、硫酸铜或醋酸铜；所述的碱性溶液为氢氧化钠；所述的还原剂为葡萄糖或对苯二酚。
优选的是，所述的还原剂用量为：相对于0.1mol的铜盐，加入0.5-0.6g的对苯二酚粉末或60mL浓度为1.1mol/L的葡萄糖溶液；步骤(1-1)中还原的反应温度保持在50-80℃，反应30-60分钟。
更有选的是，步骤(1-2)中还原的反应温度保持在40-70℃，反应2-4h；所述的碱性溶液的浓度为3-7mol/L。
更有选的是，在步骤(2-1)，所述搅拌时间为50-80分钟。
本发明进一步的提供了上述方法得到的Au@Cu2O复合空心微米粒子，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子为二十六面体结构。
本发明的Au@Cu2O复合空心微米粒子的空心结构具有高稳定性的活性位点，表面吸附性能增强，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子的表面与空心结构提供的活性位点之间发生了电荷转移，从而使得所述Au@Cu2O复合空心微米粒子抑制电子空穴对复合的能力增强。
本发明还提供了上述方法得到的Au@Cu2O复合空心微米粒子的用途，用于可见光光催化降解有机物。具体的，所述的Au@Cu2O复合空心微米粒子在可见光光催化降解有机物中的用途。应用在可见光光催化降解有机物时，由于空心结构不仅可以提供更多的活性位点，而且具有极大的表面吸附性能，在可见光下，对有机物具有一定的降解速率和稳定性，尤其对高浓度有机物具有非常快的降解速率和稳定性。
附图说明
图1是本发明制备所得二十六面体Au@Cu2O复合空心微米粒子扫描电子显微镜图；
图2是本发明制备所得二十六面体Au@Cu2O复合空心微米粒子透射电子显微镜mapping图；
图3是本发明制备所得八面体Au@Cu2O复合空心微米粒子扫描电子显微镜图；
图4(a)-4(b)是本发明制备所得二十六面体Au@Cu2O复合空心微米粒子在可见光(≥420nm)下，对高浓度有机染料甲基橙的降解情况。
具体实施方式
下面将结合附图1-4(b)详细说明本发明的实施方式，本发明的一个实施方式为，Au@Cu2O复合空心微米粒子的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)，制备空心Cu壳；
以及，步骤(2)，添加氯金酸溶液，得到Au@Cu2O复合空心微米粒子。
进一步的，在步骤(1)中，制备空心Cu壳包括：
步骤(1-1)，在一定浓度的铜盐溶液中加入碱性溶液，再加入还原剂，将Cu2+还原为Cu+，得到氧化亚铜；
步骤(1-2)，步骤(1)得到的氧化亚铜放入乙二醇溶液中，先后加入所述碱性溶液和上述还原剂，所述氧化亚铜被还原剂还原，将Cu+还原为Cu0，得到空心Cu壳。
进一步地，所述步骤(2)包括：
步骤(2-1)，将步骤(1)中得到的空心Cu壳分散在含有PVP的水溶液中，加入一定量的氯金酸溶液，常温常压下搅拌，收集并干燥得到的粉体，即可得到Au@Cu2O复合空心微米粒子。
本发明的某种实施方式中，所述铜盐为氯化铜、硫酸铜或醋酸铜；所述的碱性溶液为氢氧化钠；所述的还原剂为葡萄糖或对苯二酚。
优选的是，所述的还原剂用量为：相对于0.1mol的铜盐，加入0.5-0.6g的对苯二酚粉末或60mL浓度为1.1mol/L的葡萄糖溶液；步骤(1-1)中还原的反应温度保持在50-80℃，反应30-60分钟。
更优选的是，步骤(1-2)中还原的反应温度保持在40-70℃，反应2-4h；所述的碱性溶液的浓度为3-7mol/L。
更优选的是，在步骤(2-1)，所述搅拌时间为50-80分钟。
本发明进一步的提供了上述方法得到的Au@Cu2O复合空心微米粒子，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子为二十六面体结构。
本发明的Au@Cu2O复合空心微米粒子的空心结构具有高稳定性的活性位点，表面吸附性能增强，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子的表面与空心结构提供的活性位点之间发生了电荷转移，从而使得所述Au@Cu2O复合空心微米粒子抑制电子空穴对复合的能力增强。
本发明还提供了上述方法得到的Au@Cu2O复合空心微米粒子的用途，用于可见光光催化降解有机物。具体的，所述的Au@Cu2O复合空心微米粒子在可见光光催化降解有机物中的用途。应用在可见光光催化降解有机物时，由于空心结构不仅可以提供更多的活性位点，而且具有极大的表面吸附性能，在可见光下，对有机物具有一定的降解速率和稳定性，尤其对高浓度有机物具有非常快的降解速率和稳定性。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
(1)在30ml硫酸铜溶液(0.1M)中滴加入25ml的氢氧化钠溶液(3.6M)，5分钟后再加入0.5g对苯二酚粉末，整个反应温度保持在55℃，将Cu2+还原为Cu+，反应60分钟得到一种26面体的氧化亚铜。
(2)将26面体的氧化亚铜分散在180ml乙二醇溶液中，加入60ml的氢氧化钠溶液(5M)，再加入60ml的葡萄糖溶液(1.1M)，整个反应温度保持在60℃，将Cu+还原为Cu0，反应180分钟得到一种空心Cu壳。
(3)将空心Cu壳放入分散在90ml的含有0.3g PVP水溶液中，加入9ml氯金酸溶液(10mM)，在常温23℃下以550rpm转速搅拌反应60分钟，7000rpm离心2分钟收集并干燥得到的粉体，即可得到具有空心结构的二十六面体Au@Cu2O复合微米粒子。
所得的二十六面体Au@Cu2O复合空心微米粒子的扫描电子显微镜图如附图1所示，mapping图如附图2所示。
由扫描电子显微镜图和可看出，该复合微米颗粒具有清晰的空心结构；由mapping图可知，所得产物为高纯的Cu2O和Au颗粒的复合颗粒。
实施例2
(1)在30ml硫酸铜溶液(0.1M)中滴加入25ml的氢氧化钠溶液(6.8M)，5分钟后再加入0.5g对苯二酚粉末，整个反应温度保持在55℃，将Cu2+还原为Cu+，反应60分钟得到一种八面体的氧化亚铜。
(2)将八面体的氧化亚铜分散在180ml乙二醇溶液中，加入60ml的氢氧化钠溶液(5M)，再加入60ml的葡萄糖溶液(1.1M)，整个反应温度保持在60℃，将Cu+还原为Cu0，反应180分钟得到一种空心Cu壳。
(3)将空心Cu壳放入分散在90ml的含有0.3g PVP水溶液中，加入9ml氯金酸溶液(10mM)，在常温23℃下以550rpm转速搅拌反应60分钟，7000rpm离心2分钟收集并干燥得到的粉体，即可得到具有空心结构的八面体Au@Cu2O复合微米粒子。
所得的八面体Au@Cu2O复合空心微米粒子的扫描电子显微镜图如附图3所示。
本发明的Au@Cu2O复合空心微米粒子的空心结构具有高稳定性的活性位点，表面吸附性能增强，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子的表面与空心机构提供的活性位点之间发生了电荷转移，从而使得所述Au@Cu2O复合空心微米粒子抑制电子空穴对复合的能力增强。
实施例3
实施例1和2制备得到的Au@Cu2O复合空心微米粒子用于可见光光催化降解染料甲基橙，具体步骤为，配制甲基橙溶液浓度为50mg/L，称取本实施例1所制备的样品10mg，加入到80mL的罗丹明B溶液中，在可见光光源下(≥420nm)，间隔10分钟取样分析，持续时间120分钟。
在120分钟的可见光光照下，实施例1所制备的对甲基橙的降解率为98.3％，且实施例1的Au@Cu2O复合空心微米粒子的稳定性、表面吸附性能均有较明显提高。
由以上结果证明复合光催化剂的光催化活性远高于单体催化活性，这是由于Au@Cu2O复合空心微米粒子中存在电子接受体，有效促进了电子-空穴对的分离，有助于光催化活性的提高。
通过以上实施实例，申请人以举例的方式证明了Au@Cu2O复合空心微米粒子光催化剂的制备方法以及光降解甲基橙性能的影响。上述内容仅为本发明的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其它等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.Au@Cu2O复合空心微米粒子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，制备空心Cu壳；
以及，步骤(2)，添加氯金酸溶液，得到Au@Cu2O复合空心微米粒子。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，
在步骤(1)中，制备空心Cu壳包括：
步骤(1-1)，在一定浓度的铜盐溶液中加入碱性溶液，得到氢氧化铜，再加入还原剂，所述氢氧化铜被还原剂还原，将Cu2+还原为Cu+，得到氧化亚铜；
步骤(1-2)，步骤(1)得到的氧化亚铜放入乙二醇溶液中，加入与步骤(1-1)相同的碱性溶液和还原剂，所述氧化亚铜被还原剂还原，将Cu+还原为Cu0，得到空心Cu壳。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤(2)包括：
步骤(2-1)，将步骤(1)中得到的空心Cu壳分散在含有PVP的水溶液中，加入一定量的氯金酸溶液，常温常压下搅拌，收集并干燥得到的粉体，即可得到Au@Cu2O复合空心微米粒子。
4.如权利要求2-3任一项所述的方法，其特征在于，
所述铜盐为氯化铜、硫酸铜或醋酸铜；所述的碱性溶液为氢氧化钠；所述的还原剂为葡萄糖或对苯二酚。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述的还原剂用量为：相对于0.1mol的铜盐，加入0.5-0.6g的对苯二酚粉末或60mL浓度为1.1mol/L的葡萄糖溶液；步骤(1-1)中还原的反应温度保持在50-80℃，反应30-60分钟。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
步骤(1-2)中还原的反应温度保持在40-70℃，反应2-4h；所述的碱性溶液的浓度为3-7mol/L。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
在步骤(2-1)，所述搅拌时间为50-80分钟。
8.如权利要求1-7任一项所述方法得到的Au@Cu2O复合空心微米粒子，其特征在于，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子为二十六面体或者八面体结构。
9.如权利要求8所述Au@Cu2O复合空心微米粒子，其特征在于，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子的空心结构具有高稳定性的活性位点，表面吸附性能增强，所述Au@Cu2O复合空心微米粒子的表面与空心结构提供的活性位点之间发生了电荷转移，从而使得所述Au@Cu2O复合空心微米粒子抑制电子空穴对复合的能力增强。
10.如权利要求1-7任一项所述方法得到的Au@Cu2O复合空心微米粒子或者如权利要求8所述的Au@Cu2O复合空心微米粒子的用途，其特征在于，用于可见光光催化降解有机物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810504519.1A CN108772060A (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810504519.1A CN108772060A (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108772060A true CN108772060A (zh) | 2018-11-09 |
Family
ID=64027568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810504519.1A Pending CN108772060A (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108772060A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111974412A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-24 | 吉林师范大学 | 一种Au@Cu2O-Ag纳米材料及光催化剂 |
| CN112285179A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-29 | 程信强 | 一种中空Cu2O/ZnFe2O4-Au无酶葡萄糖传感器的制备方法 |
| CN112892535A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-04 | 内蒙古大学 | 用于VOC净化的CuxO/Cu反式光催化材料的制备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104550998A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-29 | 浙江理工大学 | 一种金空心球/氧化亚铜纳米核壳结构的制备方法 |
| WO2016020759A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-11 | King Abdullah University Of Science And Technology | Catalytic structures and methods of generating hydrogen gas |
| CN105689701A (zh) * | 2014-11-26 | 2016-06-22 | 济南大学 | 一种蛋黄-蛋壳结构的AuCu2O纳米复合材料的快速制备方法 |
-
2018
- 2018-05-24 CN CN201810504519.1A patent/CN108772060A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016020759A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-11 | King Abdullah University Of Science And Technology | Catalytic structures and methods of generating hydrogen gas |
| CN105689701A (zh) * | 2014-11-26 | 2016-06-22 | 济南大学 | 一种蛋黄-蛋壳结构的AuCu2O纳米复合材料的快速制备方法 |
| CN104550998A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-29 | 浙江理工大学 | 一种金空心球/氧化亚铜纳米核壳结构的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| BIAO LU,ET AL: "Hollow Au-Cu2O core-shell nanoparticles with geometry-dependent optical properties as efficient plasmonic photocatalysts under visible light", 《LANGMUIR》 * |
| CHUNCAI KONG,ET AL: "Copper-templated synthesis of gold microcages for sensitive surface-enhanced Raman scattering activity", 《RSC ADVANCES》 * |
| 陆标等: "一维Cu-Au纳米异质结构制备及催化性能研究", 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111974412A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-24 | 吉林师范大学 | 一种Au@Cu2O-Ag纳米材料及光催化剂 |
| CN112285179A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-29 | 程信强 | 一种中空Cu2O/ZnFe2O4-Au无酶葡萄糖传感器的制备方法 |
| CN112892535A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-06-04 | 内蒙古大学 | 用于VOC净化的CuxO/Cu反式光催化材料的制备 |
| CN112892535B (zh) * | 2021-03-05 | 2022-09-06 | 内蒙古大学 | 用于VOC净化的CuxO/Cu反式光催化材料的制备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108772060A (zh) | Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用 | |
| CN104888832B (zh) | 一种金属/金属氧化物/g‑C3N4复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN104550998B (zh) | 一种金空心球/氧化亚铜纳米核壳结构的制备方法 | |
| CN102350346B (zh) | 具有表面等离子体效应的可见光催化剂制备方法及其应用 | |
| CN102277622B (zh) | 一种铜铂超晶格合金纳米管及其制备方法 | |
| CN101411995B (zh) | 具有可见光催化活性的AgBr/PANI/TiO2纳米复合材料的制备方法 | |
| CN101219377A (zh) | 一种贵重金属/一维二氧化钛纳米结构复合材料及其制备方法 | |
| CN106944042B (zh) | 一种核壳结构Ag/TiO2/ZnO纳米线及其制备方法 | |
| CN105834448B (zh) | 一步法制备Ag@TiO2纳米复合材料 | |
| Bhagya et al. | Exploration and evaluation of proton source-assisted photocatalyst for hydrogen generation | |
| CN108620096A (zh) | 一种可见光响应Ag/Bi3O4Cl复合材料及制备方法和用途 | |
| Chen et al. | Boosting visible-light hydrogen evolution on CdS hollow nanospheres with CoN as cocatalyst | |
| CN105771977A (zh) | 氧化石墨烯包覆碳纤维-银负载TiO2纳米线阵列复合材料制备方法及应用 | |
| CN107349943A (zh) | 锡酸铋/银‑氯化银等离子体纳米复合光催化材料的制备方法 | |
| CN103272592B (zh) | 一维载银二氧化钛纳米棒光催化剂的制备方法 | |
| CN105195143A (zh) | 一种介孔光催化材料及其制备方法 | |
| CN107469833A (zh) | 一种二硫化钼包覆的二氧化钛中空核壳结构复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106345999B (zh) | 一种金棒两端包覆二氧化钛纳米复合材料的制备方法 | |
| CN108339574A (zh) | 一种可见光催化降解罗丹明b的钛基复合材料及其制备 | |
| CN105363440B (zh) | 炭黑负载空心铂银合金纳米粒子复合催化剂及其制备方法 | |
| CN105749906B (zh) | 一种以阳离子型聚合物为中间体的银负载漂浮空心二氧化钛的制备方法 | |
| CN105655604B (zh) | 直接甲醇燃料电池阳极电光协同催化剂的制备方法 | |
| CN103506114A (zh) | 一种Ag/TiO2复合纳米管材料及其制备方法 | |
| CN104390950A (zh) | 一种基于介孔负载Ag纳米线的高效可光催化再生SERS基底 | |
| CN108855064A (zh) | 二元合金@TiO2可见光催化材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |