[發明專利]一種熒光銅納米簇-碳復合催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201911391968.0
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111151250A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 韋壽蓮;溫心怡;謝春生;操江飛
• 申請（專利權）人: 肇慶學院
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J37/32;C09K11/65;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 北京華識知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 鄭華麗

本發明提供一種熒光銅納米簇?碳復合催化劑及其制備方法，在可溶性銅鹽溶于L?半胱氨酸溶液中加入碳材料，攪拌均勻后，加入氫氧化鈉溶液攪拌反應，反應溫度50?60℃，反應完成后，冷凍干燥制得所述銅納米簇?碳復合催化劑。本發明制備的銅納米簇?碳復合催化劑具有強熒光、高催化效率的特點，其與過氧化氫形成的類Fenton催化降解體系不僅具備傳統Fenton體系的優點，同時拓寬Fenton反應的pH范圍，加快反應速率，而且成本低、材料綠色環保。

技術領域

本發明涉及復合催化劑領域，具體涉及一種具有熒光特征的銅納米簇-碳復合催化劑及其制備方法。

背景技術

以亞鐵催化劑/H₂O₂體系為代表的Fenton高級氧化技術是去除廢水中難生物降解有機物污染物的常用方法，Fenton法的反應機理是利用Fe²⁺在酸性條件下催化H₂O₂產生具有強氧化性的羥基自由基，但是傳統Fenton反應存在pH范圍窄(pH值在2～4之間)，產生大量的含鐵污泥，H₂O₂利用率不高，對污染物的降解效率不穩定，成本偏高等缺點，限制了其在廢水中有機污染物去除中的應用。

金屬納米簇是由幾個到幾十個金屬原子(一般為金、銀等)構成的相對穩定的納米結構，其尺寸一般為幾個納米，尺寸效應與表面配體相輔相成，使這類材料具有特殊的光學性質與催化活性等“類分子性質”，亞納米范圍內具有核心尺寸的金屬納米簇的物理性質與它們的大型納米顆粒和塊狀金屬有顯著差異。納米簇具有取決于尺寸的獨特特性，如催化、電化學特性和熒光特征，尤其是對于金和銀納米簇而言，已經受到越來越多的關注。銅由于成本低，與銀和金具有相似的特性以及高導電性而被廣泛使用，但與廣泛研究的金納米簇和銀納米簇相比，對銅納米簇的研究相對有限。

作為一類新型的光致發光和納米催化材料，銅納米簇在光致發光分析、生物探針成像和催化等各個領域越來越受到關注，可制作熒光探針用于檢測細胞成像中的各種分析物，包括pH、小分子、生物分子和金屬離子，在抗菌方面也有應用，對水中羰基和烯烴基團的加氫，氧的電還原和乙炔的選擇性加氫具有高催化活性，此外還發現銅納米簇具有過氧化物酶樣活性，但如果應用于類Fenton體系，由于存在大量的強氧化性的羥基自由基，容易導致銅納米簇體系的結構變化而使催化失活，缺乏穩定性，因此尚未應用于水處理中有機污染物的氧化降解。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種具有熒光特征的銅納米簇-碳復合催化劑及其制備方法。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

一種熒光銅納米簇-碳復合催化劑，所述催化劑為碳材料摻雜的銅納米簇。

本發明的目的之二在于提供一種前述熒光銅納米簇-碳復合催化劑的制備方法，具體制備方法為：

可溶性銅鹽溶于L-半胱氨酸溶液中，加入碳材料粉末，攪拌均勻后，加入氫氧化鈉溶液攪拌反應，反應溫度50-60℃，反應完成后，冷凍干燥制得所述銅納米簇-碳復合催化劑。

作為本發明進一步優化的實施方式，所述可溶性銅鹽為氯化銅、硝酸銅、硫酸銅的一種或幾種。

作為本發明進一步優化的實施方式，反應體系中銅離子濃度為0.1-0.3mmol/L。

作為本發明進一步優化的實施方式，所述L-半胱氨酸溶液的濃度為0.1-0.5mol/L。

作為本發明進一步優化的實施方式，所述碳材料為生物碳、碳納米管、碳納米纖維或納米碳球的一種或多種，其添加量為0.02-0.1g/L。

作為本發明進一步優化的實施方式，所述氫氧化鈉溶液的濃度為1.0mol/L，攪拌反應時間為2-8h。