[發(fā)明專利]一種氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅-氧化亞銅復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811465712.5
• 申請(qǐng)日: 2018-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN109395745B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊仁春;程志文;李瑤瑤;王紅;劉琪;唐定興;李興揚(yáng);任一鳴;徐玉銀;汪孔斌;李偉;王金剛;魏奇;王光寅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/04
• 分類號(hào): B01J27/04;B01J37/16;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發(fā)明提供了一種氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅?氧化亞銅復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首先通過離子誘導(dǎo)還原法，調(diào)節(jié)Al³⁺離子、銅離子、葡萄糖與氫氧化鈉四者之間物質(zhì)量之比，可實(shí)現(xiàn)高能結(jié)構(gòu)24面體氧化亞銅的制備；同時(shí)，通過硫化鈉原位刻蝕氧化亞銅形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過調(diào)變硫化鈉和葡萄糖濃度，成功實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)結(jié)硫化鈉納米片厚度和復(fù)合物氧空位的濃度調(diào)變。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了雙高能異質(zhì)結(jié)構(gòu)(硫化銅納米片和24面體氧化亞銅)的設(shè)計(jì)制備，并成功實(shí)現(xiàn)了其表面氧空位的調(diào)控；整個(gè)操作，簡單可控，反應(yīng)條件溫和，可控性和重復(fù)性好，且其操作過程綠色環(huán)保，生產(chǎn)成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅-氧化亞銅復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化進(jìn)程加快，能源和環(huán)境問題日顯突出，各類污染物排放日趨增多，嚴(yán)重危害了人類健康和生態(tài)安全。因此，解決能源和環(huán)境問題迫在眉睫。以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的光催化技術(shù)，為解決能源和環(huán)境問題提供了新的方法。

氧化亞銅是一種典型的p型窄帶隙半導(dǎo)體功能材料，因其不僅具有良好的光化學(xué)性能，而且還具有優(yōu)異的電、磁性能，同時(shí)還存在無毒、低價(jià)、豐富等特點(diǎn)，是一種極具開發(fā)前景的綠色功能材料。然而，光生載流子分離效率低、價(jià)帶空穴氧化能力較弱，制約了氧化亞銅在光催化領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

作為催化功能材料，其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性能影響十分顯著。最近的研究顯示，高能結(jié)構(gòu)催化材料對(duì)光生載流子分離效率具有顯著提升作用，然而高能結(jié)構(gòu)催化材料其表面活化能過低，往往會(huì)產(chǎn)生鈍化失活等現(xiàn)象。異質(zhì)結(jié)構(gòu)被認(rèn)為可有效提高光生載流子分離效率，并且可抑制催化鈍化。二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，不僅具有大的比表面積，而且有利于載流子的傳輸。在半導(dǎo)體功能材料表面構(gòu)筑二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，不僅能夠促進(jìn)對(duì)載流子傳輸，而且具有更大的活性面，有望進(jìn)一步提高光催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅-氧化亞銅復(fù)合物，為一種氧空位可調(diào)的硫化銅納米片-高指數(shù)面氧化亞銅復(fù)合的雙高能結(jié)構(gòu)復(fù)合物。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅-氧化亞銅復(fù)合物的制備方法，以氯化銅為銅源、葡萄糖作還原劑、硝酸鋁為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，過離子誘導(dǎo)合成法，制備得到24面體的高指數(shù)氧化亞銅；通過調(diào)變硫化鈉刻蝕液濃度和原位生長時(shí)間，實(shí)現(xiàn)該異質(zhì)結(jié)表面的硫化銅納米片厚度及其氧空位調(diào)變。

本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供上述制備的氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅-氧化亞銅復(fù)合物在光催化降解方面的應(yīng)用，尤其是在甲基橙光催化降解方面的應(yīng)用。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

一種氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅-氧化亞銅復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：

a、向NaOH溶液中加入銅源，攪拌后，依次加入葡萄糖和導(dǎo)向劑，攪拌混勻后，置于水浴中加熱攪拌反應(yīng)，形成高能結(jié)構(gòu)氧化亞銅；

b、向步驟a制備的高能結(jié)構(gòu)氧化亞銅中加入葡萄糖溶液和硫化鈉溶液，并持續(xù)攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，得氧空位可調(diào)的高能結(jié)構(gòu)硫化銅-氧化亞銅復(fù)合物。

步驟a中銅源、葡萄糖和導(dǎo)向劑的物質(zhì)的量之比為1：0.5～1.0：0.1～1.0；

步驟a中銅源在NaOH溶液中摩爾濃度為0.05～0.2mol/L；

步驟a中所述銅源選自二水合氯化銅CuCl₂·2H₂O；

步驟a中所述導(dǎo)向劑為九水合硝酸鋁Al(NO₃)₃·9H₂O；

步驟a中氯化銅需優(yōu)先加入，隨后再依次加入葡萄糖和硝酸鋁；