一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Cu‑Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料及其制备方法。首先采用溶剂热法制备Cu‑Cu2O微球，改变反应原料配比及反应时间得到Cu‑Cu2O微球具有可见光催化活性；然后采用第二步水热，以硫脲和氯化亚锡为原料制得的SnO2胶体与Cu‑Cu2O微球复合得到可见光催化活性优异的Cu‑Cu2O/SnO2复合微球。该方法简单易控，没有污染，制得的Cu‑Cu2O/SnO2复合微球性能稳定，具有良好的可见光催化活性，可以有效降解净化环境中的有机污染物。

Cu-Cu2O/SnO2 high efficiency visible light photocatalytic environmental purification material and preparation method thereof

The invention discloses a high efficiency visible light photocatalytic environmental purification material Cu and Cu2O/SnO2 and a preparation method thereof. Cu_Cu2O microspheres were prepared by solvothermal method, and the visible-light photocatalytic activity of Cu_Cu2O microspheres was obtained by changing the ratio of reaction materials and reaction time. Then, SnO2 colloids prepared by hydrothermal method with thiourea and stannous chloride as raw materials were compounded with Cu_Cu2O microspheres to obtain Cu_Cu2O/SnO2 composite with excellent visible-light photocatalytic activity. Combined microspheres. The method is simple, easy to control and no pollution. The prepared Cu_Cu2O/SnO2 composite microspheres have stable performance, good visible light catalytic activity and can effectively degrade and purify organic pollutants in the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料及其制备方法
本专利技术属于可见光催化降解有机污染物
，具体涉及一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料及其制备方法。
技术介绍
近年来环境问题日亦严峻，水污染问题的解决已经是迫在眉睫，所以研究一种制备方法简单、环保、高效型光催化材料来净化环境中有机污染物势在必得。光催化氧化是近年发展起来的高级氧化技术，由于具有处理效率高、操作简便、应用灵活、易于自动化、环境友好等优点，因而在处理有机废水的研究中受到广泛的关注。在众多的光催化材料中，Cu2O光催化剂在可见光照下表现出的强氧化性、无毒性以及价格低廉等优点，具有重要的应用前景。但由于Cu2O光催化剂导带中电子-空穴对极易复合，使得高活性氧化基团产率降低，光催化活性低，从而限制了其实际应用。所以专利技术一种制备方法简单、且能够利用太阳光、可以重复利用的新型光催化剂具有重大的应用价值。而SnO2的价带和导带均低于Cu2O，且具有高的热稳定性和化学稳定性，易于制备，是近年来光催化剂研究的热点。将SnO2与Cu2O复合，制备出一种可充分利用太阳光，且光催化活性高的复合光催化材料是解决Cu2O基光催化剂缺点的一种有效方法。
技术实现思路
针对Cu2O光催化剂对太阳光的利用率低、电子-空穴对易复合、光催化活性低等缺陷，本专利技术提供了一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料及其制备方法。该方法简单易控，没有污染，制得的Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料性能稳定，具有良好的可见光催化活性。本专利技术采取的技术方案为：一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料及其制备方法，采用溶剂热法制备Cu-Cu2O微球，并与SnO2胶体二次水热制得具有可见光活性的Cu-Cu2O/SnO2光催化材料。本专利技术所述的一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料的制备方法是：（a）首先采用溶剂热法将一定摩尔比的Cu(NO3)2·3H2O和尿素分别超声溶于溶剂中，然后转移到反应釜中反应得到Cu-Cu2O微球，最后离心水洗真空干燥；（b）将制备的SnO2胶体溶液滴加到Cu-Cu2O悬浮液中，并搅拌一定时间后转移到反应釜中反应，最后离心水洗真空干燥。所述步骤（a）的溶剂是体积比为H2O:无水乙醇:丙三醇=7:7:10。所述步骤（b）中SnO2胶体溶液是用氯化亚锡和硫脲以质量比为3:1并加入30ml的H2O，搅拌40h获得；Cu-Cu2O悬浮液中的溶剂为18ml的H2O，Cu-Cu2O的质量为36mg。本专利技术的有益效果为：本专利技术制备的Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料具有制备方法简单，反应条件可控，可重复利用等优点，并且用本专利技术获得的Cu-Cu2O/SnO2光催化材料在可见光下对废水中的有机物具有良好的降解效率，可应用于废水中有机污染物的降解，并在实现废水处理自动化管理中推广。附图说明图1为实施案例3所得样品的扫描电镜图；图2为实施案例13所得样品的扫描电镜图；图3为实施案例3和案例9的XRD谱图；图4为实施案例3和案例13的XRD谱图；图5为实施案例3和案例9所得样品在可见光照射不同时间对5ml、20mg/L甲基橙的降解率；图6为实施案例3案例13所得样品在可见光照射不同时间对50ml、20mg/L甲基橙的降解率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步阐述，但是本专利技术不局限于以下实施例。实施案例1~9为Cu-Cu2O可见光催化微米材料的制备实施案例1以Cu(NO3)2·3H2O和尿素为原料，首先将0.00465mol的Cu(NO3)2·3H2O溶于体积比是H2O:无水乙醇:丙三醇=7:7:10的溶剂中得到Cu（NO3）2溶液；然后Cu(NO3)2·3H2O与尿素摩尔比为1:1的尿素超声溶于Cu（NO3）2溶液中，其次将溶液转移到30ml的反应釜中，170℃下反应9h；然后10000rpm/min离心、水和无水乙醇分别洗3、2次；最后在真空60℃干燥24h即可得到Cu-Cu2O可见光催化微球。实施案例2以Cu(NO3)2·3H2O和尿素为原料，首先将0.00465mol的Cu(NO3)2·3H2O溶于体积比是H2O:无水乙醇:丙三醇=7:7:10的溶剂中得到Cu（NO3）2溶液；然后Cu(NO3)2·3H2O与尿素摩尔比为1:1.5的尿素超声溶于Cu（NO3）2溶液中，其次将溶液转移到30ml的反应釜中，170℃下反应9h；然后10000rpm/min离心、水和无水乙醇分别洗3、2次；最后在真空60℃干燥24h即可得到Cu-Cu2O可见光催化微球。实施案例3以Cu(NO3)2·3H2O和尿素为原料，首先将0.00465mol的Cu(NO3)2·3H2O溶于体积比是H2O:无水乙醇:丙三醇=7:7:10的溶剂中得到Cu（NO3）2溶液；然后Cu(NO3)2·3H2O与尿素摩尔比为1:2的尿素超声溶于Cu（NO3）2溶液中，其次将溶液转移到30ml的反应釜中，170℃下反应9h；然后10000rpm/min离心、水和无水乙醇分别洗3、2次；最后在真空60℃干燥24h即可得到Cu-Cu2O可见光催化微球。对制备好的Cu-Cu2O可见光催化微球进行扫描电镜测试，得到的扫描电镜照片如图1所示。扫描电镜结果显示，本专利技术制备的Cu-Cu2O为微球，尺寸大约为10μm，且可看出Cu-Cu2O是由小颗粒堆积而成。对制备好的Cu-Cu2O可见光催化微球进行XRD测试，得到的XRD谱图如图3（b）所示。结果显示：2θ约为29.58°、、36.47°、42.34°、61.44°、73.71°有较强衍射峰为Cu2O赤铜矿（JCPDSCardNO.05-0667）;2θ约为43.31°、50.46°有较强衍射峰为Cu（JCPDSCardNO.65-9026），此外没有其它衍射峰出现，所以可表明样品为Cu-Cu2O。以制备的Cu-Cu2O可见光催化微球为催化剂，在使用上海佳鹏科技有限公司生产的CHX系列光化学反应仪，500W的氙灯作为光源，并安装滤光片以获得λ>420nm范围的光的条件下对5ml、20mg/L甲基橙进行光分解测试，检测不同光照时间下甲基橙的残留浓度，测试结果显示：如图5（c），光照120min后制得的Cu-Cu2O可见光催化微球对甲基橙的降解率可达90.6%。实施案例4以Cu(NO3)2·3H2O和尿素为原料，首先将0.00465mol的Cu(NO3)2·3H2O溶于体积比是H2O:无水乙醇:丙三醇=7:7:10的溶剂中得到Cu（NO3）2溶液；然后Cu(NO3)2·3H2O与尿素摩尔比为1:2.5的尿素超声溶于Cu（NO3）2溶液中，其次将溶液转移到30ml的反应釜中，170℃下反应9h；然后10000rpm/min离心、水和无水乙醇分别洗3、2次；最后在真空60℃干燥24h即可得到Cu-Cu2O可见光催化微球。实施案例5以Cu(NO3)2·3H2O和尿素为原料，首先将0.00465mol的Cu(NO3)2·3H2O溶于体积比是H2O:无水乙醇:丙三醇=7:7:10的溶剂中得到Cu（NO3）2溶液；然后Cu(NO3)2·3H2O与尿素摩尔比为1:3的尿素超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cu‑Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料，其特征在于，包括Cu‑Cu2O微球内核、以及包覆在Cu‑Cu2O微球内核外的SnO2多孔纳米壳层。

【技术特征摘要】
1.一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料，其特征在于，包括Cu-Cu2O微球内核、以及包覆在Cu-Cu2O微球内核外的SnO2多孔纳米壳层。2.一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）Cu-Cu2O微球的制备：以包括Cu(NO3)2、及尿素的溶液进行第一次溶剂热反应，得到Cu-Cu2O微球；b）Cu-Cu2O/SnO2微球的制备：以包括Cu-Cu2O微球、SnO2胶体的分散液进行二次水热反应，得到Cu-Cu2O/SnO2微球。3.根据权利2所述的一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a）中Cu(NO3)2与尿素的摩尔比为1:（1~3）；第一次溶剂热反应的反应温度是170℃、反应时间是1~12h。4.根据权利2所述的一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a）溶剂采用体积比为水:乙醇:丙三醇=7:7:10的混合溶剂。5.根据权利2所述的一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b）中的SnO2胶体由包括氯化亚锡和硫脲质量比为3:1的溶液在空气接触下充分分散得到；所述步骤b）中所采用的SnO2胶体的质量分数不超过50.8%。6.根据权利2所述的一种Cu-Cu2O/SnO2高效可见光催化环境净化材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚微，高慧，薛英，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61