一种提高氧化铜的光催化活性的方法技术

一种提高氧化铜的光催化活性的方法，包括以下步骤：将氧化铜加热，使氧化铜的温度达到750‑850℃；将氧化铜放入无水乙醇中并完全浸泡，进行快速淬火处理，无水乙醇消耗掉氧化铜表面的氧原子，从而在氧化铜表面形成氧空位；然后过滤取出氧化铜，在75‑85℃的温度下干燥2‑4小时，完成氧化铜的处理，得到表面具有氧空位的氧化铜。本发明专利技术采用无水乙醇对氧化铜进行快速淬火处理，使得氧化铜的表面形成大量的高浓度氧空位，有效提高了氧化铜的光催化性能，提高表面活性，可作为有机污染物的降解催化材料，使有机污染物得到有效的降解。

【技术实现步骤摘要】
一种提高氧化铜的光催化活性的方法
本专利技术涉及一种氧化铜的处理，具体地说是一种提高氧化铜的光催化活性的方法。
技术介绍
近年来，快速的工业化导致水体中重金属，有毒有机污染物（例如染料）和有害化学物质的污染达到惊人的水平，这对环境和人类健康构成了严重威胁，并产生深远影响。特别是有机污染物，它的降解仍然是一个巨大挑战，光催化被认为是一个很有潜力的降解方法，因此通过光催化去除有机污染物的努力正在加大。由于氧化铜半导体纳米材料的非凡特性，其在紫外线或可见光下光催化降解有机染料污染物的技术引起了广泛关注。特别是过渡氧化铜，例如TiO2和ZnO，被认为是很重要的半导体材料。此外，氧化铜凭借其优异的光学、化学、电子和物理特性及其较低的成本，吸引了许多材料科学家的关注。CuO是一种窄带隙为1.59eV的p型过渡氧化铜，应用广泛，例如锂离子电池，光催化剂，超级电容器和传感器。近年来，不同形貌纳米CuO的合成已被广泛报道，例如纳米球，纳米棒，纳米阵列和纳米管。此外，纳米氧化铜的合成方法也多种多样，例如沉淀法，溶胶-凝胶法，水热合成法和电化学法。然而，尽管到目前为止，CuO的应用已经越来越广泛，但由于其较低的光催化活性，单独用作光催化剂仍然不常见。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种提高氧化铜的光催化活性的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种提高氧化铜的光催化活性的方法，包括以下步骤：将氧化铜加热，使氧化铜的温度达到750-850℃；将氧化铜放入无水乙醇中并完全浸泡，进行快速淬火处理，无水乙醇消耗掉氧化铜表面的氧原子，从而在氧化铜表面形成氧空位；然后过滤取出氧化铜，在75-85℃的温度下干燥2-4小时，完成氧化铜的处理，得到表面具有氧空位的氧化铜。所述氧化铜在加热到750-850℃温度后，再保持20-30分钟。所述无水乙醇的温度条件为室温条件，该室温条件为20-35℃的温度环境。所述加热氧化铜时，先将氧化铜放置在烧结舟中，然后加热马弗炉到750-850℃，再将盛放有氧化铜的烧结舟放到马弗炉中，并维持20-30分钟时间。所述氧化铜为氧化铜纳米颗粒，粒径小于40nm。纯度大于99.6%。所述将氧化铜放到无水乙醇中时，无水乙醇的用量，确保氧化铜能够完全浸没在无水乙醇中。所述氧化铜加热后放置在无水乙醇中快速淬火处理后，使得氧化铜的表面形成氧空位，该氧空位不会迁移到氧化铜的内部。本专利技术通过采用无水乙醇对氧化铜进行快速淬火处理，使得氧化铜的表面形成大量的高浓度氧空位，有效提高了氧化铜的光催化性能，提高表面活性，可作为有机污染物的降解催化材料，使有机污染物得到有效的降解，降低有机污染物如染料对环境的污染性。附图说明附图1为紫外光下nano-CuO和Q-CuO对RhB水溶液的光降解示意图；附图2为RhB浓度的-ln（C/C0）与紫外线照射时间的关系。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术揭示了一种提高氧化铜的光催化活性的方法，包括以下步骤：将氧化铜加热，使氧化铜的温度达到750-850℃，并维持20-30分钟。将氧化铜放入室温条件下的无水乙醇中并完全浸泡，进行快速淬火处理，无水乙醇消耗掉氧化铜表面的氧原子，从而在氧化铜表面形成氧空位，室温条件为20-35℃的温度环境。然后过滤取出氧化铜，在75-85℃的温度下干燥2-4小时，完成氧化铜的处理，得到表面具有氧空位的氧化铜。所述氧化铜在加热到750-850℃温度后，再保持20-30分钟。所述加热氧化铜时，先将氧化铜放置在烧结舟中，然后加热马弗炉到750-850℃，再将盛放有氧化铜的烧结舟放到马弗炉中，并维持20-30分钟时间。所述氧化铜为氧化铜纳米颗粒，粒径小于40nm。纯度大于99.6%。所述氧化铜加热后放置在无水乙醇中快速淬火处理后，使得氧化铜的表面形成氧空位，该氧空位不会迁移到氧化铜的内部。实施例一称取2克的氧化铜纳米颗粒，然后将其放入烧结舟中（长6厘米，宽3厘米，高1.5厘米）。当马弗炉加热到800℃时，将盛有氧化铜纳米颗粒的烧结舟转移到马弗炉中，并持续20分钟。打开马弗炉后，立即将烧结舟取出，并将氧化铜纳米颗粒浸入室温条件下的40mL无水乙醇中进行快速淬火。最后，将淬灭的氧化铜纳米颗粒过滤，然后在800℃下干燥3小时，得到处理完成的氧化铜纳米颗粒。为了验证处理后的氧化铜纳米颗粒是否具有较好的光催化性能，可进行以下测试。光催化测试RhB是一种红色有机染料，在光催化测试中被广泛用作模拟污染物。通过在500W汞灯的紫外光照射下监测水溶液中RhB的分解来评估制备的样品的光催化活性。将灯放置在圆柱形的耐热玻璃容器中，并通过循环水冷却将反应温度维持在约27℃。石英管用作光催化反应器。将催化剂（0.03g）与RhB水溶液（40mL，2x10-5mol/L）混合。在黑暗中搅拌30分钟以达到催化剂和RhB溶液之间的吸附平衡，之后打开汞灯，将混合物暴露于紫外光照射下。维持剧烈的磁力搅拌，以使催化剂悬浮在RhB溶液中。每20分钟通过紫外可见光分光光度计测量离心后的RhB溶液在553nm处的吸收峰强度（RhB的吸收峰）来确定该水溶液的浓度。无水乙醇是一种缺氧环境。当在无水乙醇中淬灭nano-CuO时，无水乙醇会消耗CuO晶体表面的氧原子，从而导致晶体表面产生氧空位。使用标准的Kroger-Vink表示法，可以通过以下平衡来描述高温下氧空位的形成：OO⟷VO+1/2O2(g)+2e。其中，OO代表晶格氧，VO代表氧空位。同时，为了维持氧化铜中的区域电荷平衡，会伴随有Cu2O的生成。光催化降解试验对制备得到的氧化铜纳米颗粒进行光催化活性分析。实验中，在开启汞灯照射之前，先进行了30分钟的暗吸附实验，以确保RhB溶液在催化剂表面的吸附平衡。结果如图1所示，其中T，C和C0分别表示照射时间，瞬时RhB浓度和照射前的RhB浓度。C/C0用于描述降解率，其表示反应一定时间之后和初始溶液的浓度比。可以看出，所制备的氧化铜Q-CuO和未制备的氧化铜纳米颗粒Nano-CuO相比表现出更强的紫外光催化作用。对于制备的氧化铜和未制备的氧化铜纳米颗粒，RhB经过230分钟的降解后剩余分别约为8％和23％。为了定量分析RhB降解的反应动力学，通过兰格缪尔-修斯伍德动力学模型（-ln（C/C0）=kT）拟合了图1中的实验数据，如图2所示，其中k为伪一阶速率常数。两个样品的-ln（C/C0）与时间T均具有良好的线性相关性。Nano-CuO和Q-CuO的相应k值分别计算为4.97x10-3min-1和9.98x10-3min-1。这些结果表明，Q-CuO显示出优于nano-CuO的光催化活性。制备的Q-CuO和未制备的原始Nano-Cu本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高氧化铜的光催化活性的方法，包括以下步骤：/n将氧化铜加热，使氧化铜的温度达到750-850℃；/n将氧化铜放入无水乙醇中并完全浸泡，进行快速淬火处理，无水乙醇消耗掉氧化铜表面的氧原子，从而在氧化铜表面形成氧空位；/n然后过滤取出氧化铜，在75-85℃的温度下干燥2-4小时，完成氧化铜的处理，得到表面具有氧空位的氧化铜。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高氧化铜的光催化活性的方法，包括以下步骤：
将氧化铜加热，使氧化铜的温度达到750-850℃；
将氧化铜放入无水乙醇中并完全浸泡，进行快速淬火处理，无水乙醇消耗掉氧化铜表面的氧原子，从而在氧化铜表面形成氧空位；
然后过滤取出氧化铜，在75-85℃的温度下干燥2-4小时，完成氧化铜的处理，得到表面具有氧空位的氧化铜。


2.根据权利要求1所述的提高氧化铜的光催化活性的方法，其特征在于，所述氧化铜在加热到750-850℃温度后，再保持20-30分钟。


3.根据权利要求2所述的提高氧化铜光催化活性的方法，其特征在于，所述无水乙醇的温度条件为室温条件，该室温条件为20-35℃的温度环境。


4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正发，王银海，
申请(专利权)人：东源广工大现代产业协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44