CN113117676A - 一种Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料的制备方法 - Google Patents
一种Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种Cu2O‑CuO/膨润土光催化复合材料，具体步骤为：将膨润土置于去离子水中，随后边搅拌边将Na2CO3溶解于膨润土浆液中制得钠基膨润土；将硝酸铜溶于去离子水中制得硝酸铜溶液，再加入钠基膨润土，于室温搅拌2‑4h，将干燥后的样品放入马弗炉中于300‑600℃煅烧3‑6h制得Cu2O‑CuO/膨润土光催化复合材料。本发明提供的制备方法简单易操作，具有实际的可行性，并且制得的Cu2O‑CuO/膨润土光催化复合材料成本低廉，无污染。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料的制备技术领域，具体涉及一种Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料的制备方法。
背景技术
随着印染，纺织工业的兴起，有机染料废水引起的环境问题日益严重，处理有机染料废水已经成为污水处理的重中之重。有机染料废水的色度大，有毒，不易生化降解，目前常用的处理污水的方法有吸附法，化学氧化法，生物法等，但是这些方法不能高效的去除染料废水中的有机污染物。因此，研发高效的处理有机染料废水的处理技术和方法具有重要的理论和现实意义。
面对这些问题，很多科学家想到了利用光催化氧化技术来处理染料废水中的有机物，并且取得了可观的成果。其中被大家广泛关注的是纳米TiO2，但是TiO2在光催化氧化领域中的应用还存在一些问题。首先，TiO2的禁带宽度为3.2eV，只能吸收太阳光中4%左右的紫外光，对可见光的利用率较低。其次，光激发后的TiO2容易生成电子-空穴对，在光生电子向TiO2表面迁移的过程中，电子、空穴会在TiO2的内部或表面重新复合，导致降低了TiO2的光量子的效率。最后，利用TiO2降解有机染料废水时，还存在着易团聚，难回收等问题。因此，研究者们开始探索禁带宽度相对较窄，能够充分利用太阳光的光催化剂来解决上述问题。
CuO和Cu2O是一种p型半导体，具有较高的光催化活性、价格低廉、稳定的化学性质等优点。CuO和Cu2O的禁带宽度分别为1.2eV和2.0eV，能够在可见光下产生载流子，不仅克服了TiO2对可见光利用率不高的缺点，还可以利用CuO对TiO2进行改性，以减少TiO2光生电子-空穴复合的几率。这些优点使得CuO和Cu2O在处理有机染料废水的领域具有良好的应用前景。然而，在利用CuO和Cu2O对有机染料废水进行光催化氧化处理的过程中，也存在着易团聚，难回收等问题。为解决这些问题，科学家们开始研究负载型CuO和Cu2O，从而得到比表面积较大、光催化效果较好、有利于回收再利用光催化复合材料。
膨润土是一种由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构的层状硅酸盐矿物，具有比表面积大、吸附性能好、离子交换性强、性质稳定、价格低廉、储量大等特点，是载体的最佳选择之一。利用膨涧土的结构特性，在其表面及层隙间引入光催化剂微粒，可制备负载型光催化剂。据报道，膨润土可与ZnO、Ag3PO4、Au-TiO2等结合，制备复合光催化剂，用于对染料污染物的处理。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料的制备方法，该方法能够进一步提高膨润土的高附加值利用，改善光催化剂在废水处理过程中难回收等问题，利用膨润土和CuO的各自优势最终合成Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将膨润土置于去离子水中，随后边搅拌边将Na2CO3溶解于膨润土浆液中，于60-70℃搅拌2-4h后静置过夜，再将膨润土浆液稀释至20wt%-30wt%，离心分离后于100-110℃烘干、研磨、过筛制得钠基膨润土；
步骤S2：将硝酸铜溶于去离子水中制得硝酸铜溶液，再加入步骤S1得到的钠基膨润土，于室温搅拌2-4h，再将反应后的样品放入干燥箱中于60-80℃干燥，然后将干燥后的样品放入马弗炉中于300-600℃煅烧3-6h制得Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料。
进一步限定，步骤S1中所述Na2CO3与膨润土按质量比为3%-5%制成12wt%-15wt%的膨润土浆液。
进一步限定，步骤S2中所述硝酸铜溶液的浓度为0.2-0.5mol/L，所述钠基膨润土与硝酸铜的投料配比为8-10g:0.02-0.05mol。
本发明具有以下有益效果：1、本发明制得的Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料经过各种测试后，发现其对亚甲基蓝溶液的脱色率可达97.8%以上，呈现较好的光催化活性；2、本发明提供的制备方法简单易操作，具有实际的可行性，并且制得的Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料成本低廉，无污染。
附图说明
图1是实施例1制得的Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料的SEM图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
步骤S1：将膨润土置于去离子水中，随后边搅拌边将Na2CO3与膨润土按质量比为3%制成12wt%的膨润土浆液，于60℃搅拌2h后静置过夜，再将膨润土浆液稀释至20wt%，离心分离后于100℃烘干、研磨、过筛制得钠基膨润土；
步骤S2：将硝酸铜溶于去离子水中制得0.2mol/L的硝酸铜溶液，再在100mL的硝酸铜溶液中加入8g步骤S1得到的钠基膨润土，于室温搅拌2h，再将反应后的样品放入干燥箱中于60℃干燥，然后将干燥后的样品放入马弗炉中于300℃煅烧3h制得Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料。
实施例2
步骤S1：将膨润土置于去离子水中，随后边搅拌边将Na2CO3与膨润土按质量比为4%制成13wt%的膨润土浆液，于65℃搅拌3h后静置过夜，再将膨润土浆液稀释至25wt%，离心分离后于105℃烘干、研磨、过筛制得钠基膨润土；
步骤S2：将硝酸铜溶于去离子水中制得0.3mol/L的硝酸铜溶液，再在100mL的硝酸铜溶液中加入9g步骤S1得到的钠基膨润土，于室温搅拌3h，再将反应后的样品放入干燥箱中于70℃干燥，然后将干燥后的样品放入马弗炉中于400℃煅烧4h制得Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料。
实施例3
步骤S1：将膨润土置于去离子水中，随后边搅拌边将Na2CO3与膨润土按质量比为5%制成15wt%的膨润土浆液，于70℃搅拌4h后静置过夜，再将膨润土浆液稀释至30wt%，离心分离后于110℃烘干、研磨、过筛制得钠基膨润土；
步骤S2：将硝酸铜溶于去离子水中制得0.5mol/L的硝酸铜溶液，再在100mL的硝酸铜溶液中加入10g步骤S1得到的钠基膨润土，于室温搅拌4h，再将反应后的样品放入干燥箱中于80℃干燥，然后将干燥后的样品放入马弗炉中于600℃煅烧6h制得Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (3)
1.一种Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将膨润土置于去离子水中，随后边搅拌边将Na2CO3溶解于膨润土浆液中，于60-70℃搅拌2-4h后静置过夜，再将膨润土浆液稀释至20wt%-30wt%，离心分离后于100-110℃烘干、研磨、过筛制得钠基膨润土；
步骤S2：将硝酸铜溶于去离子水中制得硝酸铜溶液，再加入步骤S1得到的钠基膨润土，于室温搅拌2-4h，再将反应后的样品放入干燥箱中于60-80℃干燥，然后将干燥后的样品放入马弗炉中于300-600℃煅烧3-6h制得Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料。
2.根据权利要求1所述的Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料，其特征在于：步骤S1中所述Na2CO3与膨润土按质量比为3%-5%制成12wt%-15wt%的膨润土浆液。
3.根据权利要求1所述的Cu2O-CuO/膨润土光催化复合材料，其特征在于：步骤S2中所述硝酸铜溶液的浓度为0.2-0.5mol/L，所述钠基膨润土与硝酸铜的投料配比为8-10g:0.02-0.05mol。
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