【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物质催化转化领域，具体涉及一种氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、生物质被认为是当今技术社会唯一可持续的能源和有机碳来源，纤维素作为生物质中70％的组分，可增值为高附加值化学品、燃料，将是部分替代化石资源以可持续生产碳基化学品的最有希望的替代品。将纤维素转化为合成生物燃料的过程往往涉及水解、脱水、异构化、重整、羟醛缩合、氢化和氧化的综合反应。在各种呋喃产品中，5-羟甲基糠醛(5-hmf)被认为是生产精细化工、药物和呋喃基聚合物的有前景的平台化合物。此外，通过催化剂将纤维素水解、异构化、脱水成5-hmf被认为是连续形成其他化学平台和生物燃料的关键步骤，而制备廉价高效的催化剂又是光催化纤维素转化的核心。
2、高岭石作为一种天然的纳米矿物材料，具有1:1型的层状硅酸盐结构，其化学式为al4(si4o10)(oh)8，是由一层si-o四面体和一层al-o(oh)八面体组成，二者通过共用的氧原子相连接而形成一种基本晶层单元，其价格低廉、资源相对丰富、应用途径广泛，所以被广泛的应用和开发。中国专利cn201910955606.3一种催化纤维素水解制备还原糖和5-hmf的方法中，公开了一种以高岭土为催化剂，在高压、高温条件催化纤维素水解制备5-hmf的方法，5-hmf的收率最高为5.22％，反应条件严苛且收益较低。
3、通过负载活性组分进一步改善高岭土的催化性能是一种行之有效的方法，同时，太阳能驱动的纤维素光催化转化被认为是在温和条件下生产有价值的化学品的一条可持续和
技术实现思路
1、为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，并将所制备的催化剂应用于光催化纤维素转化为5-hmf。本专利技术首先对高岭石进行煅烧、酸化处理，然后通过简单的水浴法、控制铜离子相对于高岭石的质量比，使高岭石表面原位析出氧化亚铜量子点，制得氧化亚铜量子点/铜重构高岭石(cu2o qds/cu-kaol)复合材料。一方面，铜重构的高岭石带隙减小，提高了光响应范围，同时，表面析出的氧化亚铜量子点具有等离子共振效应，有利于光的捕获和纤维素的转化，提高了催化剂活性。另一方面，高龄石的二维片状结构能够有效促进光生载流子的分离和迁移。
2、为了实现本专利技术目的，所采用的技术方案为：
3、一种氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将煅烧后的高岭石粉末与盐酸溶液以1:50固液比(单位为g/ml)混合，70～85℃水浴搅拌8h后分离出固体，洗涤，烘干，得改性高岭石。
5、进一步地，所述煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为2h；所述盐酸溶液的浓度为2～4mol/l。
6、煅烧后高岭石表面脱部分羟基，可以增加高岭石的孔径、孔容和比表面积，有利于吸附；经过酸处理后高岭石中部分al元素和金属氧化物杂质浸出，丰富了高岭石的孔道结构，有利于铜离子的置换取代。
7、(2)称取不同质量比的硝酸铜溶于蒸馏水中，加入步骤(1)中改性高岭石，充分搅拌至均匀，得混合液；铜离子相对于改性高岭石的质量比为8％～15％。
8、(3)向(2)混合液中滴加氨水至溶液为深蓝色，在70～90℃温度下水浴搅拌处理4～7h后氨水全部蒸发。
9、(4)向(3)混合液中加入一定比例的氢氧化钠，搅拌20～40min后，加入d-葡萄糖为还原剂，加热搅拌，在加热搅拌过程中溶液有明显的蓝、绿、黄等颜色的转变，并最终变成砖红色，即有氧化亚铜量子点的生成，停止反应；所述氢氧化钠与硝酸铜的摩尔比为2:1～4:1，所述d-葡萄糖与硝酸铜的摩尔比为1:1～3:1。
10、(5)将步骤(4)所得产物离心，洗涤，先3次去离子水洗，再2次乙醇洗，干燥研磨后即可得到氧化亚铜量子点/铜重构高岭石(cu2o qds/cu-kaol)复合材料。
11、本专利技术还提供了一种上述cu2o qds/cu-kaol复合材料的应用，即在纤维素转化为5-羟甲基糠醛反应中的应用。
12、具体应用方法如下：将纤维素、cu2o qds/cu-kaol复合材料和去离子水混合超声分散后，装入封闭的光化学反应仪中，在模拟太阳光下，50～80℃温度下进行光催化反应至少5h，反应后收集5-羟甲基糠醛。
13、进一步地，所述纤维素和氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的质量比为1:5～1:10。
14、与现有技术相比，本专利技术有益效果体现在：
15、1、本专利技术所利用的高龄石是一类廉价易得的天然矿物材料，将其作为催化剂载体，其si-o四面体和al-o(oh)八面体组成的二维片状结构使得催化剂具有更好的分散性，从而提高催化效率。
16、2、煅烧后高岭石表面脱羟基，比表面积增大，活性提高，有利于吸附；经过盐酸溶液酸化后的高岭石中部分al元素和金属氧化物杂质浸出，丰富了高岭石的孔道结构，并增加酸性位点，具有一定的固体酸性质；铜离子的重构提高了高岭石的光响应性。
17、3、高岭石表面析出的氧化亚铜量子点具有等离子共振效应，拓宽了催化剂的可见-近红外光响应，同时等离子共振效应增强了酸性位点的活性。等离子共振效应与酸性位点协同作用提高了光催化纤维素转化为5-hmf的效率。
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1.一种氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述煅烧温度为400～600℃，时间为2h；
3.根据权利要求1所述的氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，步骤(2)中所述铜离子、改性高岭石的质量比为8％～15％。
4.根据权利要求1所述的氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，步骤(3)中所述氢氧化钠与硝酸铜的摩尔比为2:1～4:1。
5.根据权利要求1所述的氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，步骤(4)中所述D-葡萄糖与硝酸铜的摩尔比为1:1～3:1。
6.一种氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料在光催化制备5-羟甲基糠醛的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：将纤维素、氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料、去离子水混合超声分散后，装入封闭的光化学反应仪中，在模拟太阳光下，50～80℃温度下进行光催化反应，反应结束后收集5-羟甲基糠醛
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：纤维素、氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的质量比为1:5～1:10。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述煅烧温度为400～600℃，时间为2h；
3.根据权利要求1所述的氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，步骤(2)中所述铜离子、改性高岭石的质量比为8％～15％。
4.根据权利要求1所述的氧化亚铜量子点/铜重构高岭石复合材料的制备方法，步骤(3)中所述氢氧化钠与硝酸铜的摩尔比为2:1～4:1。
5.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李霞章，郑立香，王宾彦，卢音琦，江岩，武振飞，张弘毅，高丙莹，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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