[發(fā)明專利]一種近紅外光響應(yīng)的光催化材料Cu2(OH)PO4及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310066882.7
• 申請(qǐng)日: 2013-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103127946A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃柏標(biāo);王剛;張曉陽(yáng);秦曉燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/18
• 分類號(hào): B01J27/18;C01B25/37;C02F1/30
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微納米近紅外響應(yīng)的光催化材料Cu₂(OH)PO₄及其制備方法，屬于微納米近紅外光催化粉體材料的合成領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，已經(jīng)嚴(yán)重的影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。環(huán)境污染已經(jīng)給人類的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了巨大的危害，尤其是水資源的污染已經(jīng)危害到人類的身體健康，急需可行性的方法來(lái)處理污水。傳統(tǒng)的方法治理水污染存在著耗能大、設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用高、易帶來(lái)二次污染等缺點(diǎn)。因此，發(fā)展一種新型、高效、實(shí)用的環(huán)保處理技術(shù)成為人們研究的熱點(diǎn)。

隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體多相光催化技術(shù)通過(guò)環(huán)境友好型的氧化還原反應(yīng)來(lái)降解有機(jī)污染物，光催化技術(shù)很好的結(jié)合了能源與環(huán)境這兩大世界性主題，具有能耗低、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、實(shí)用范圍廣、可減少二次污染等優(yōu)點(diǎn)，利用太陽(yáng)能一個(gè)綠色能源來(lái)治理環(huán)境污染問(wèn)題，因而在污水治理方面越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

大部分的光催化材料是可見(jiàn)光或者是紫外光響應(yīng)的，很少有光催化材料在近紅外光的照射下會(huì)有光催化能力，而太陽(yáng)光光譜中紅外光的部分占據(jù)了差不多45%的比例，如果能得到近紅外光響應(yīng)的光催化材料將對(duì)于實(shí)際的環(huán)境下的污水治理更有意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的不足，本發(fā)明提供了一種近紅外光響應(yīng)的光催化材料Cu₂(OH)PO₄及其制備方法，可在近紅外光的照射下降解有機(jī)物。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種近紅外光響應(yīng)的光催化材料Cu₂(OH)PO₄，它為具有正交結(jié)構(gòu)的微納米晶體，晶體長(zhǎng)度為4-5微米，寬度為1.5±0.1微米，其表面有溝壑。

上述光催化材料Cu₂(OH)PO₄的制備方法，包括如下步驟：

（1）將Cu(NO₃)₂和Na₂HPO₄混合加入到去離子水中，強(qiáng)力攪拌得懸濁液；

（2）用濃度為5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)懸濁液的pH值為4-7，繼續(xù)攪拌；

（3）將所得到的懸濁液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，120℃水熱反應(yīng)6-12小時(shí)；

（4）自然冷卻至室溫，將所得到的樣品抽濾，用去離子水洗滌2次，然后再用乙醇洗滌2-5次，60-80℃干燥6-12小時(shí)。

上述方法中步驟（1）所述的Cu(NO₃)₂、Na₂HPO₄的質(zhì)量比為3.751：1.560，水的用量為50-52ml每克Na₂HPO₄。

步驟（3）所述的水熱反應(yīng)優(yōu)選6小時(shí)。

本發(fā)明光催化材料Cu₂(OH)PO₄在近紅外光的照射下具有一定的光催化性能，可用于降解有機(jī)物。

本發(fā)明近紅外光響應(yīng)光催化材料Cu₂(OH)PO₄的應(yīng)用，應(yīng)用于室外的空氣、廢水、地表水或飲用水中有機(jī)污染物的去除。

本發(fā)明的優(yōu)良效果如下：

1.本發(fā)明的近紅外響應(yīng)的光催化材料Cu₂(OH)PO₄在近紅外光的照射下（λ﹥800納米）具有良好的光催化性能，可以在6個(gè)小時(shí)的時(shí)間里，將90%的2，4-二氯苯酚降解，性能優(yōu)良。

2.本發(fā)明光催化材料Cu₂(OH)PO₄制備方法簡(jiǎn)單、成本低廉、合成方法條件溫和，具有較高的商業(yè)化應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1產(chǎn)物的SEM圖；

圖2為實(shí)施例2產(chǎn)物的SEM圖；

圖3為實(shí)施例1產(chǎn)物的X射線衍射圖；

圖4為實(shí)施例1產(chǎn)物的近紅外光照射下的降解圖，a圖是光催化對(duì)比圖，橫坐標(biāo)是時(shí)間（單位：hour），縱坐標(biāo)是降解一定時(shí)間的2，4-二氯苯酚溶液的濃度（C）與2，4二氯苯酚溶液的初始濃度（C₀）的比例；其中●的曲線為在近紅外照射下，20-25度恒溫的情況下的2，4-二氯苯酚的揮發(fā)圖；■為在20-25度恒溫的情況下，材料降解2，4二氯苯酚的降解圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明中做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。

實(shí)施例1