[發(fā)明專利]氧化亞銅內(nèi)嵌石墨烯超細(xì)復(fù)合球及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110508279B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳玉蓉;許龍山;曾志鵬;蔣艷英
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門理工學(xué)院
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J35/08;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35221
• 代理人: 麻艷

本發(fā)明公開了一種氧化亞銅內(nèi)嵌石墨烯超細(xì)復(fù)合球，其超細(xì)復(fù)合球的晶粒為200?500nm，氧化亞銅的內(nèi)嵌在石墨烯的質(zhì)量百分比可達(dá)到1?25%。還公開了其制備方法包括以下步驟：步驟一：將明膠和氧化石墨烯溶于去離子水中，置于超聲器超聲中，以得到明膠石墨烯混合液；步驟二：將五水硫酸銅和聚乙二醇溶于去離子水中；步驟三：把步驟二得到的溶液滴加到步驟一的明膠石墨烯混合液中；步驟四：在步驟三得到的混合液中滴加葡萄糖溶液；步驟五：在步驟四得到的混合液中滴加氫氧化鈉溶液，反應(yīng)完全后進(jìn)行離心、洗滌、干燥。本發(fā)明不但具有分布均均的優(yōu)點(diǎn)，而且球形性優(yōu)良及很高的活性，制備方法成本低、無污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米可見光催化材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種氧化亞銅內(nèi)嵌石墨烯超細(xì)復(fù)合球的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，由于各國對環(huán)境保護(hù)的重視，使人們對光催化領(lǐng)域的關(guān)注和研究越來越多，采用光催化劑處理水污染問題成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)之一。作為一種的P型窄帶隙半導(dǎo)體，氧化亞銅的禁帶寬度較低，其帶隙值為2.17ev左右，相對于一些傳統(tǒng)的光催化材料，如ZnO和TiO₂，氧化亞銅能更加有效地利用可見光，故在可見光的光催化方面有著廣泛。同時(shí)，氧化亞銅有低毒性、低成本和能夠被廣泛的大量制備而成為可見光下的水分解和染料污染物的降解的理想半導(dǎo)體。但是，由于氧化亞銅內(nèi)部產(chǎn)生的光生電子和空穴極易復(fù)合，使得它的光催化能力還需要進(jìn)一步的提升，光催化降解效率要進(jìn)一步提高。通過改變實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)條件和過程，人們對氧化亞銅的不同形貌進(jìn)行了深入研究。L.J.Fu等在Applied SurfaceScience 256(2010)7335-7338報(bào)道了濕化學(xué)法制備了空心氧化亞銅微球；Matthew等在JAm Chem Soc 128(2006)10357報(bào)道了用電化學(xué)的方法合成了八面體形、立方塊狀氧化亞銅；Song Ji-Mei等在Chinese J Appl.Chem.27(2010)1328-1333報(bào)道了用室溫液相還原法和低溫水熱法制備了立方狀和球狀氧化亞銅，研究結(jié)果表明球狀氧化亞銅有更高的催化活性。

石墨烯是一種碳原子構(gòu)成的二維納米材料，具有超強(qiáng)的導(dǎo)電能力、高的電子遷移率和極高的表面積，及在理想情況下可認(rèn)為是零帶隙材料，使石墨烯與半導(dǎo)體復(fù)合用于光催化方面進(jìn)行了大量的研究。這些半導(dǎo)體材料主要包括二氧化鈦、氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物。石墨烯由于具有較高的吸附能力和電子傳導(dǎo)率，故能顯著提高半導(dǎo)體的光催化性能。因此判斷石墨烯跟氧化亞銅的復(fù)合能提高氧化亞銅的光催化效率，特別是具有球形的氧化亞銅的復(fù)合，會顯著提高對有機(jī)染料污染物的降解速率。

目前，已有一些研究對于這種復(fù)合材料的合成的報(bào)道，但報(bào)道的復(fù)合產(chǎn)物主要是形貌不理想，石墨負(fù)載的Cu₂O多以八面體、不規(guī)則球形、立方體及多孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；另一方面則是制備方法的復(fù)雜繁瑣，高溫的水熱反應(yīng)，尤其是有些使用的還原劑是有毒的，對環(huán)境是非友好。因此，迫切需要發(fā)展一種簡單、低成本、環(huán)境友好型的制備方法，且能得到形貌優(yōu)良、分布均勻且性能提升的光催化復(fù)合材料的，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的之一在于提供一種氧化亞銅內(nèi)嵌石墨烯超細(xì)復(fù)合球，其不但具有分布均均的優(yōu)點(diǎn)，而且球形性優(yōu)良及很高的活性。

本發(fā)明目的之二在于提供一種氧化亞銅內(nèi)嵌石墨烯超細(xì)復(fù)合球的制備方法，制備成本低、無污染，符合綠色環(huán)保的目的。

本發(fā)明目的之三在于提供一種氧化亞銅內(nèi)嵌石墨烯超細(xì)復(fù)合球的應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

氧化亞銅內(nèi)嵌石墨烯超細(xì)復(fù)合球的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將明膠和氧化石墨烯溶于去離子水中，置于超聲器中進(jìn)行超聲處理，以得到分散均勻的明膠石墨烯混合液；

步驟二：將五水硫酸銅和聚乙二醇溶于去離子水中，在室溫下攪拌；

步驟三：在加熱的狀態(tài)下，把步驟二得到的溶液滴加到步驟一的明膠石墨烯混合液中，并不斷攪拌；