[發明專利]一種硅納米線陣列負載銅納米顆粒的催化劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201310542144.5
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103521226A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 楊曉玲;張建鵬;鐘華;朱以華;黃健飛
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;上海問鼎環保科技有限公司;上海問鼎水處理工程有限公司
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J35/06;C02F1/70;C02F101/38
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 胡紅芳

1.一種硅納米線陣列負載銅納米顆粒的催化劑，其特征在于，所述硅納米線以統一的長度、均勻的直徑垂直整齊地豎立在硅基板上，作為活性中心的所述銅納米顆粒均勻分布在所述硅納米線表面，所述銅納米顆粒的粒徑為20～50nm。

2.權利要求1所述的硅納米線陣列負載銅納米顆粒的催化劑的制備方法，其特征在于，包含如下步驟：

1)將單晶硅基片浸泡在5～10%的氫氟酸水溶液中5～10min，以去除硅納米表面的氧化硅層；

2)將步驟1）中處理過的硅基片浸入硝酸銀水溶液與氫氟酸水溶液的混合溶液中3～10min，所述混合溶液中硝酸銀的濃度為0.003～0.008mol/L，氫氟酸的濃度為5～10mol/L；

3）將步驟2）處理過的單晶硅基片浸入過氧化氫與氫氟酸混合的溫度為40～50℃刻蝕液中刻蝕15～35min，在單晶硅基片表面刻蝕出垂直定向站立排列的硅納米線陣列；所述刻蝕液中過氧化氫的濃度為0.001～0.005mol/L，氫氟酸的濃度為4～6mol/L，水為溶劑；

刻蝕得到的硅納米線長度為5～30μm，直徑約為100～200nm，硅納米線陣列中硅納米線之間的間距為150～500nm；

4）將步驟3）得到的表面刻蝕有垂直定向站立排列的硅納米線陣列的單晶硅基片經過氫氟酸浸泡5～10min后，靜置于濃度為0.08～0.5mol/L的硝酸銅溶液中浸泡10～15min，在垂直定向站立排列的硅納米線表面通過銅離子與Si-H間的原位還原反應沉積出銅納米顆粒；

5）將步驟4）得到的產物大量去離子沖洗，去掉沒有參加反應的銅離子，干燥，即得到所述硅納米線陣列負載銅納米顆粒的催化劑。

3.權利要求1所述的硅納米線陣列負載銅納米顆粒的催化劑的應用，其特征在于，用于對水中的4-硝基酚進行降解，其中，所述催化劑的尺寸大小為1×1cm²～5×5cm²，還原劑是初始濃度范圍為0.01mol/L～0.5mol/L的硼氫化鈉，其中4-硝基酚的初始濃度范圍為10m?mol/L～0.05mol/L，反應時間為6～80min，反應結束后，用大量去離子水反復沖洗催化劑，所述催化劑即可回收利用；經過測試，所述4-硝基酚的轉化率為80%～100%。