[發明專利]一種Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑其制備方法和應用有效
| 申請號： | 201310343109.0 | 申請日： | 2013-08-07 |
| 公開（公告）號： | CN103386306A | 公開（公告）日： | 2013-11-13 |
| 發明（設計）人： | 霍宇凝;鐘加輝;羅柳林;陳曉芳;潘改芳;胡昌群;李和興 | 申請（專利權）人： | 上海師范大學 |
| 主分類號： | B01J23/72 | 分類號： | B01J23/72 |
| 代理公司： | 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227 | 代理人： | 吳瑾瑜 |
| 地址： | 200234 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 cu sub tio 異質結 可見 光催化劑 制備 方法 應用 | ||
技術領域
本發明屬于半導體光催化材料的制備技術領域，特別涉及一種Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑及其制備方法和應用。
背景技術
隨著全球工業的高速發展，環境問題已日益凸顯。光催化技術因可利用太陽能解決環境污染問題而備受青睞。國內外大量研究表明，光催化法能有效地將烴類、鹵代有機物、表面活性劑、染料、農藥、酚類、芳烴類等有機污染物降解，最終無機化為CO2、H2O。同時，半導體光催化技術具有效率高、能耗低、反應條件溫和（常溫常壓下反應）、適用范圍廣和減少二次污染等突出優點，被廣泛應用。其中，二氧化鈦由于其光催化活性高、穩定性高、安全無毒等優點而成為研究熱點，在廢水處理、抗菌自潔、太陽能電池、氣體敏感器等領域有著廣闊的應用前景。但是由于TiO2本身禁帶寬度較大，只能吸收紫外光，對太陽光的利用率低，因而在實際應用中存在較大的局限性。為了擴展TiO2光催化劑的光譜響應范圍和提高其催化率，必須對TiO2進行改性。
在擴展TiO2光催化劑吸收范圍的諸多改性方法中，將窄帶隙半導體與TiO2復合成為極具前途的方法之一。p型半導體Cu2O由于禁帶寬度窄（2.0eV）而具有良好的光催化性能且儲量大、無毒、廉價，因而在制氫、超導體、太陽能電池及光催化方面應用廣泛。但是其光生載流子易復合，因此極大降低了光催化效率。將TiO2與Cu2O復合可在拓展二氧化鈦的可見光響應范圍同時可有效分離光生載流子，所以這一復合材料已成為光催化領域的研究熱點。目前已有不同制備方法得到CuxO/TiO2光催化復合材料并應用于污染物降解，但是均需外加還原劑或還原電壓得到，且復合材料的鍵合作用弱、粒子尺寸大、易于團聚、難以抑制載流子的復合，因而導致光催化效率低。
發明內容
本發明的目的是提供一種Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑，該催化劑為球狀，粒子尺寸均勻、異質結間的結合力強、載流子復合率低，在可見光下能有效降解有機污染物、殺滅鮑曼不動桿菌。
本發明的另一個目的是提供上述Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑的制備方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑，其特征在于：該催化劑為圓球形狀，粒徑為2-3μm，所述x=1或2。
所述Cu元素與Ti元素的摩爾比為1:0.01-0.1；該催化劑中的Cu:Cu2O:CuO的摩爾比為1:5-10:1-5。
上述Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑的制備方法，其步驟包括，
（1）前驅液的制備：將可溶性銅鹽和乙醇混合攪拌，直至可溶性銅鹽溶解，再加入鈦酸四丁酯后繼續攪拌0.2-0.6小時。優選的，該可溶性銅鹽為Cu(NO3)2·5H2O。
（2）采用乙醇超臨界醇熱技術，在步驟（1）中的前驅液中注入乙醇，超臨界狀態下保持50-90分鐘，溫度為200℃-250℃，然后將產物冷卻、清洗、離心分離、干燥。
所述步驟（1）中，Cu元素與乙醇的用量比為0.002-1mmol/mL。
所述步驟（1）中，Cu元素與鈦酸四丁酯的摩爾比為1：10-100。
所述步驟（2）中的前驅液中的Cu元素與注入的乙醇的用量比為0.0005-0.02mmol/mL。
所述步驟（2）中，將產物在60-90℃干燥20-30小時。
上述Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑，可以應用于在可見光下降解有機污染物。
上述Cu/CuxO/TiO2異質結可見光催化劑，可以應用于在可將光下殺滅鮑曼不動桿菌。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
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