CN102728409B - 一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102728409B CN102728409B CN 201210237192 CN201210237192A CN102728409B CN 102728409 B CN102728409 B CN 102728409B CN 201210237192 CN201210237192 CN 201210237192 CN 201210237192 A CN201210237192 A CN 201210237192A CN 102728409 B CN102728409 B CN 102728409B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- solution
- photocatalyst
- hole structure
- ions
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims abstract description 33
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims abstract description 33
- WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine hydrochloride Chemical compound Cl.ON WTDHULULXKLSOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 28
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 23
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 claims abstract description 22
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 12
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 8
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 8
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 33
- -1 alginate ions Chemical class 0.000 claims description 15
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 14
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 9
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006197 hydroboration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 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 2
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 150000005837 radical ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery 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
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及光催化剂的制备方法，具体为一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，解决了现有光催化剂难以回收并再利用的问题。一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法包括如下步骤：在碳纳米颗粒悬浮液中加入海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；在混合液的表面均匀喷洒氯化铜或硫酸铜溶液反应后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；将海藻酸铜凝胶浸泡在氢氧化钠或氢氧化钾溶液中再喷洒盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液；得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。本发明制得的光催化剂能重复利用并方便回收；可广泛适用于将太阳能转化成化学能降解或转化环境中的有害物质、制取氢能源等。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂的制备方法，具体为一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法。
背景技术
随着能源和环境危机的到来，利用光催化剂把太阳能转化成化学能降解或转化环境中的有害物质、制取氢能源等是实现人类社会可持续发展的重要途径。但是，限制光催化剂广泛应用的两大关键问题是：光催化效率和可回收性。
决定光催化材料的高效性主要因素是材料本身的带隙结构，它决定了材料对光子的捕获能力、电子-空穴对的形成及其氧化还原能力等。以最普遍的光催化剂TiO2为例，它的带隙为3.2 eV，仅能吸收太阳光中的紫外光，而到达地球表面的紫外光能量不到太阳能的5%，太阳能的一半集中在了可见光（400-700 nm）范围内，所以发展吸收整个可见光谱的光催化材料是对太阳能的最有效利用。利用光催化剂降解或转化环境中的有害物质时，如果不能对光催化剂回收和再利用，就会对能源造成二次浪费和对环境造成二次污染，因而发展环境友好型和可回收的光催化材料就显得尤为重要。虽然纳米光催化材料具有更高的光催化活性和效率，但是最为重要的问题是难以回收。当前，利用磁选从产物中分离出具有磁性的纳米催化材料已经取得了长足进展，但是该种方法对于没有磁性的光催化材料的分离回收却是无效的。在保证高的光催化效率下，获取无磁性纳米光催化材料回收、防止催化材料进入到反应产物的方法就成为了光催化剂发展和大规模应用的关键。
发明内容
本发明为了解决现有光催化剂催化效率低且难以回收并再利用的问题，提供了一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）把x克尺寸小于10-25nm的碳质颗粒或小于10个碳原子厚度的石墨烯在0.5-5mol/L的硝酸中回流1-10小时后得到碳纳米颗粒悬浮液v升；在碳纳米颗粒悬浮液中加入y克海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；其中：x：v=1：0.1-5，v：y=1：4-50；
（2）将a升上述混合液倒入容器中并使液面的高度为4-20 mm，在混合液的表面均匀喷洒b升0.2-5 mol/L的氯化铜或硫酸铜溶液；混合液中的海藻酸根离子遇到二价铜离子后会产生凝胶并收缩从而沿二价铜离子渗透路径形成通孔，反应1-5小时后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；其中：a：b=1：1-12；
（3）将带有通孔结构的海藻酸铜凝胶浸泡在0.2-5 mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中1-5小时，从而将海藻酸酮凝胶中的二价铜离子析出与氢氧根离子结合形成氢氧化铜沉淀物依附于通孔结构上以便还原；接着在25-50℃恒温下对带有通孔结构的海藻酸铜凝胶表面喷洒0.05-2 mol/L的盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液，盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液将氢氧化铜沉淀物中的二价铜离子还原成一价铜离子后得到氧化亚铜，氧化亚铜会在其周围的碳纳米颗粒表面形核从而形成氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构并嫁接在通孔结构的内壁上；反应10-60 min后得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。
用显微镜对本发明制得的嫁接于通孔结构上的光催化剂干燥前后进行观察得到如图1所示的光学照片，显示出通孔结构的孔径分布均匀。
将本发明制得的嫁接于通孔结构上的光催化剂分别放入0.5-20 mol/L的亚甲基蓝溶液和甲基橙溶液中降解亚甲基蓝和甲基橙，结果如图2所示，表明在3小时内光催化效率可达93-99%，说明光催化剂具有高效的光催化性能。
将本发明制得的嫁接于通孔结构上的光催化剂放入0.5-20 mol/L的亚甲基蓝溶液中催化降解3小时后取出再放入0.5-20 mol/L的亚甲基蓝溶液中催化降解；循环测试20次，结果如图3所示，表明光催化剂的催化效率仍可达93%以上，说明光催化剂可回收并重复利用，从而避免了对环境和产物的二次污染。
本发明具有以下有益效果：
（1）、原材料采用环境友好型的尺寸仅有几纳米的碳颗粒或石墨烯，极易获取、廉价且制备工艺简单；同时因其有广泛的光吸收和多光子吸收特征，作为光催化剂有利于使用全可见光光谱的太阳能，从而充分利用太阳能的能量。
（2）、制得的光催化剂是氧化亚铜修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，在紫外-可见光范围均具有较好的光吸收作用，提高了太阳能的利用效率，可以降解或催化各种染料污染物和含苯环有毒物质；同时光催化剂嫁接于通孔结构上，便于回收并重复利用，且通孔结构为环境友好型材料的海藻酸盐成分，厚度不超过20 mm从而保证了最好的透光性。
本发明制得的光催化剂可干燥后常温保存，能重复利用并方便回收，避免了能源浪费和环境污染；解决了现有光催化剂催化效率低且难以回收并再利用的问题，可广泛适用于将太阳能转化成化学能降解或转化环境中的有害物质、制取氢能源等。
附图说明
图1是本发明得到的嫁接于通孔结构上的光催化剂干燥前后的光学照片；其中：（a）为干燥前的光学照片；（b）为干燥后的光学照片。
图2是本发明光催化剂放入亚甲基蓝和甲基橙溶液中的催化活性曲线图。
图3是本发明放入亚甲基蓝溶液中循环测试20次的催化活性曲线图。
具体实施方式
实施例1：
一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）把x克尺寸小于10nm的碳质颗粒或小于10个碳原子厚度的石墨烯在0.5mol/L的硝酸中回流3小时后得到碳纳米颗粒悬浮液v升；在碳纳米颗粒悬浮液中加入y克海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；其中：x：v=1： 5，v：y=1：4；
（2）将a升上述混合液倒入容器中并使液面的高度为4 mm，在混合液的表面均匀喷洒b升5 mol/L的氯化铜或硫酸铜溶液；混合液中的海藻酸根离子遇到二价铜离子后会产生凝胶并收缩从而沿二价铜离子渗透路径形成通孔，反应2小时后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；其中：a：b=1：6；
（3）将带有通孔结构的海藻酸铜凝胶浸泡在2.6 mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中3小时，从而将海藻酸酮凝胶中的二价铜离子析出与氢氧根离子结合形成氢氧化铜沉淀物依附于通孔结构上以便还原；接着在50℃恒温下对带有通孔结构的海藻酸铜凝胶表面喷洒2mol/L的盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液，盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液将氢氧化铜沉淀物中的二价铜离子还原成一价铜离子后得到氧化亚铜，氧化亚铜会在其周围的碳纳米颗粒表面形核从而形成氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构并嫁接在通孔结构的内壁上；反应10min后得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。
实施例2：
一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）把x克尺寸小于25nm的碳质颗粒或小于10个碳原子厚度的石墨烯在2.8mol/L的硝酸中回流5小时后得到碳纳米颗粒悬浮液v升；在碳纳米颗粒悬浮液中加入y克海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；其中：x：v=1：0.1，v：y=1：27；
（2）将a升上述混合液倒入容器中并使液面的高度为12mm，在混合液的表面均匀喷洒b升2.6 mol/L的氯化铜或硫酸铜溶液；混合液中的海藻酸根离子遇到二价铜离子后会产生凝胶并收缩从而沿二价铜离子渗透路径形成通孔，反应3小时后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；其中：a：b=1：1；
（3）将带有通孔结构的海藻酸铜凝胶浸泡在0.2mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中1小时，从而将海藻酸酮凝胶中的二价铜离子析出与氢氧根离子结合形成氢氧化铜沉淀物依附于通孔结构上以便还原；接着在30℃恒温下对带有通孔结构的海藻酸铜凝胶表面喷洒0.05 mol/L的盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液，盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液将氢氧化铜沉淀物中的二价铜离子还原成一价铜离子后得到氧化亚铜，氧化亚铜会在其周围的碳纳米颗粒表面形核从而形成氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构并嫁接在通孔结构的内壁上；反应20min后得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。
实施例3：
一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）把x克尺寸小于15nm的碳质颗粒或小于10个碳原子厚度的石墨烯在1.5mol/L的硝酸中回流7小时后得到碳纳米颗粒悬浮液v升；在碳纳米颗粒悬浮液中加入y克海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；其中：x：v=1：2.5，v：y=1： 50；
（2）将a升上述混合液倒入容器中并使液面的高度为8 mm，在混合液的表面均匀喷洒b升4 mol/L的氯化铜或硫酸铜溶液；混合液中的海藻酸根离子遇到二价铜离子后会产生凝胶并收缩从而沿二价铜离子渗透路径形成通孔，反应4小时后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；其中：a：b=1：9；
（3）将带有通孔结构的海藻酸铜凝胶浸泡在5 mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中2小时，从而将海藻酸酮凝胶中的二价铜离子析出与氢氧根离子结合形成氢氧化铜沉淀物依附于通孔结构上以便还原；接着在37.5℃恒温下对带有通孔结构的海藻酸铜凝胶表面喷洒0.5mol/L的盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液，盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液将氢氧化铜沉淀物中的二价铜离子还原成一价铜离子后得到氧化亚铜，氧化亚铜会在其周围的碳纳米颗粒表面形核从而形成氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构并嫁接在通孔结构的内壁上；反应35min后得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。
实施例4：
一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）把x克尺寸小于20nm的碳质颗粒或小于10个碳原子厚度的石墨烯在5mol/L的硝酸中回流10小时后得到碳纳米颗粒悬浮液v升；在碳纳米颗粒悬浮液中加入y克海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；其中：x：v=1：1.8，v：y=1：20；
（2）将a升上述混合液倒入容器中并使液面的高度为20 mm，在混合液的表面均匀喷洒b升2mol/L的氯化铜或硫酸铜溶液；混合液中的海藻酸根离子遇到二价铜离子后会产生凝胶并收缩从而沿二价铜离子渗透路径形成通孔，反应5小时后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；其中：a：b=1：12；
（3）将带有通孔结构的海藻酸铜凝胶浸泡在4.2 mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中5小时，从而将海藻酸酮凝胶中的二价铜离子析出与氢氧根离子结合形成氢氧化铜沉淀物依附于通孔结构上以便还原；接着在25℃恒温下对带有通孔结构的海藻酸铜凝胶表面喷洒1mol/L的盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液，盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液将氢氧化铜沉淀物中的二价铜离子还原成一价铜离子后得到氧化亚铜，氧化亚铜会在其周围的碳纳米颗粒表面形核从而形成氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构并嫁接在通孔结构的内壁上；反应45min后得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。
实施例5：
一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）把x克尺寸小于22nm的碳质颗粒或小于10个碳原子厚度的石墨烯在4.0mol/L的硝酸中回流1小时后得到碳纳米颗粒悬浮液v升；在碳纳米颗粒悬浮液中加入y克海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；其中：x：v=1：3.6，v：y=1：35；
（2）将a升上述混合液倒入容器中并使液面的高度为16mm，在混合液的表面均匀喷洒b升0.2mol/L的氯化铜或硫酸铜溶液；混合液中的海藻酸根离子遇到二价铜离子后会产生凝胶并收缩从而沿二价铜离子渗透路径形成通孔，反应1小时后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；其中：a：b=1：3；
（3）将带有通孔结构的海藻酸铜凝胶浸泡在1.9mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中4小时，从而将海藻酸酮凝胶中的二价铜离子析出与氢氧根离子结合形成氢氧化铜沉淀物依附于通孔结构上以便还原；接着在25-50℃恒温下对带有通孔结构的海藻酸铜凝胶表面喷洒1.5mol/L的盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液，盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液将氢氧化铜沉淀物中的二价铜离子还原成一价铜离子后得到氧化亚铜，氧化亚铜会在其周围的碳纳米颗粒表面形核从而形成氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构并嫁接在通孔结构的内壁上；反应60 min后得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。
Claims (1)
1.一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）把x克尺寸小于25nm的碳质颗粒或小于10个碳原子厚度的石墨烯在0.5-5mol/L的硝酸中回流1-10小时后得到碳纳米颗粒悬浮液v升；在碳纳米颗粒悬浮液中加入y克海藻酸钠激烈搅拌后得到混合液；其中：x：v=1：0.1-5，v：y=1：4-50；
（2）将a升上述混合液倒入容器中并使液面的高度为4-20 mm，在混合液的表面均匀喷洒b升0.2-5 mol/L的氯化铜或硫酸铜溶液；混合液中的海藻酸根离子遇到二价铜离子后会产生凝胶并收缩从而沿二价铜离子渗透路径形成通孔，反应1-5小时后形成带有通孔结构的海藻酸铜凝胶；其中：a：b=1：1-12；
（3）将带有通孔结构的海藻酸铜凝胶浸泡在0.2-5 mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中1-5小时，从而将海藻酸铜凝胶中的二价铜离子析出与氢氧根离子结合形成氢氧化铜沉淀物依附于通孔结构上以便还原；接着在25-50℃恒温下对带有通孔结构的海藻酸铜凝胶表面喷洒0.05-2 mol/L的盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液，盐酸羟胺溶液或者硼氢化钠溶液将氢氧化铜沉淀物中的二价铜离子还原成一价铜离子后得到氧化亚铜，氧化亚铜会在其周围的碳纳米颗粒表面形核从而形成氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构并嫁接在通孔结构的内壁上；反应10-60 min后得到嫁接于通孔结构内壁上的氧化亚铜纳米晶修饰碳纳米颗粒表面的复合结构，即光催化剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210237192 CN102728409B (zh) | 2012-07-10 | 2012-07-10 | 一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210237192 CN102728409B (zh) | 2012-07-10 | 2012-07-10 | 一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102728409A CN102728409A (zh) | 2012-10-17 |
| CN102728409B true CN102728409B (zh) | 2013-10-16 |
Family
ID=46985121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201210237192 Expired - Fee Related CN102728409B (zh) | 2012-07-10 | 2012-07-10 | 一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102728409B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102964608B (zh) * | 2012-11-15 | 2014-03-05 | 中北大学 | 用于检测铜离子的含碳量子点的海藻酸钙凝胶的制备方法 |
| CN103739285B (zh) * | 2013-11-21 | 2015-08-19 | 中北大学 | 氧化物增韧多孔锆钛酸铅压电陶瓷的制备方法 |
| CN107754797B (zh) * | 2017-11-29 | 2020-07-03 | 山东大学 | 一种纳米Cu2O@多孔碳复合光催化材料及其制备方法 |
| 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 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2221744C2 (ru) * | 2002-04-08 | 2004-01-20 | Институт прикладной механики УрО РАН | Способ получения металлсодержащих углеродных наноструктур из органического соединения с добавками неорганических солей |
| CN102107138B (zh) * | 2009-12-25 | 2013-03-27 | 中国科学院海洋研究所 | 一种光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN102267684B (zh) * | 2010-06-03 | 2013-09-11 | 中国科学院化学研究所 | 金属纳米颗粒/碳复合材料及其制备方法与应用 |
-
2012
- 2012-07-10 CN CN 201210237192 patent/CN102728409B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102728409A (zh) | 2012-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | BiOCl decorated NaNbO3 nanocubes: a novel pn heterojunction photocatalyst with improved activity for ofloxacin degradation | |
| CN105964256B (zh) | 一种核壳型四氧化三铁/氧化石墨烯复合型纳米催化剂的制备方法 | |
| CN103143338A (zh) | 一种多孔二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法 | |
| CN102688755A (zh) | 一种Ag/TiO2/石墨烯纳米复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN102407147A (zh) | ZnIn2S4-石墨烯复合光催化剂的制备方法与应用 | |
| CN102963934A (zh) | 钨酸铋量子点及其与石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN110639555A (zh) | 一种可见光响应的CdS/CdIn2S4复合纳米结构光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN107126944A (zh) | 一种具有高可见光催化活性的多缺陷多掺杂二氧化钛纳米颗粒及制备方法 | |
| CN105195131A (zh) | 一种石墨烯量子点/钒掺杂介孔二氧化钛复合光催剂的制备方法 | |
| CN102744068A (zh) | 可磁分离的二氧化钛p25-铁酸盐-石墨烯纳米催化剂及其制备方法 | |
| CN102728409B (zh) | 一种具有高催化效率并可回收的光催化剂的制备方法 | |
| CN105401150A (zh) | 一种TiO2纳米束/掺硼金刚石薄膜复合光电催化电极、制备方法及应用 | |
| CN108187687B (zh) | 一种光芬顿催化剂的制备方法 | |
| CN107913675B (zh) | 金属有机骨架修饰硫化亚锡复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105642275A (zh) | 一种CeO2/Bi2WO6/MgAl-LDH复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Duan et al. | Preparation and photocatalytic performance of MWCNTs/TiO2 nanocomposites for degradation of aqueous substrate | |
| CN103143359A (zh) | 一种可磁性回收的中空状TiO2-SiO2-CoFe2O4纳米光催化材料及其制备方法 | |
| CN115845888B (zh) | PbBiO2Br/Ti3C2复合催化剂的制备方法及其在光催化降解甲基橙中的应用 | |
| CN101670283A (zh) | 电子束辐照制备二氧化钛/多壁碳纳米管复合光催化剂的方法 | |
| CN112520819B (zh) | 一种铋系三维微球异质结光电极及其制备和应用 | |
| CN102847536B (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
| Guan et al. | Improvement of Photocatalytic Performance for the g‐C3N4/MoS2 Composite Used for Hypophosphite Oxidation | |
| CN115672325B (zh) | 一种FeB/CST复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN113980438B (zh) | 一种可降解回收的3d打印微孔光催化复合材料及制法 | |
| CN103990477A (zh) | 一种银/钒酸银复合光催化剂的制备方法 |
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: 20131016 Termination date: 20150710 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |