[發(fā)明專利]一種葫蘆串狀CuO/CNT復(fù)合催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210585831.4
• 申請(qǐng)日: 2022-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN114768806B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張武翔;李子涵;史明月;徐放;楊詩琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/72
• 分類號(hào): B01J23/72;B01J27/24;B01J35/02;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發(fā)明公開了一種葫蘆串狀氧化銅(CuO)/碳納米管(CNT)復(fù)合催化劑，由CNT以及原位生長(zhǎng)的CuO顆粒組成，多個(gè)原位生長(zhǎng)在CNT上的CuO顆粒連接而成葫蘆串狀。本發(fā)明還公開了上述葫蘆串狀CuO/CNT復(fù)合催化劑的制備方法，包括如下步驟：(1)對(duì)CNT進(jìn)行活化處理，得到帶有一定含氧基團(tuán)的CNT分散液；(2)將氯化亞銅溶于乙醇的水溶液中，得到溶液A，將P123溶于乙醇中，得到溶液B，在室溫下混合溶液A和溶液B，得到混合液；(3)向步驟(2)的混合液中分別加入步驟(1)的CNT濁液及氨水，觀察到有藍(lán)色的Cu(OH)subgt;2/subgt;沉淀產(chǎn)生。而后，將混合溶液移至單模微波反應(yīng)器中，設(shè)定反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)；(4)將所得黑色沉淀經(jīng)離心洗滌、干燥，得到葫蘆串狀CuO/CNT復(fù)合催化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于CuO對(duì)CNT改性的復(fù)合催化材料，還涉及上述復(fù)合催化材料的制備方法。

背景技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced?Oxidation?Processes,AOPs)因其去除速率快、污染小，已成為化學(xué)氧化水處理技術(shù)中有效去除低濃度有機(jī)污染物的重要手段之一。該方法通過產(chǎn)生的活性氧物種，包括：硫酸根自由基(SO₄^·-)、羥基自由基(^·OH)、單線態(tài)氧(¹O₂)等，可將有機(jī)污染物分解為低毒或無毒的中間產(chǎn)物、或直接礦化為CO₂和H₂O。傳統(tǒng)的芬頓法(Fenton)是以產(chǎn)生羥基自由基(^·OH)為活性介質(zhì)用于有機(jī)污染物的氧化降解。由于^·OH的生命周期短(1微秒)，pH應(yīng)用范圍窄(3-5)的特點(diǎn)，使其在中性、堿性環(huán)境中降解效率低，降解效果差。近年來，以硫酸根自由基(SO₄^·-)為活化劑的類Fenton反應(yīng)引起國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。SO₄^·-具有相比^·OH更強(qiáng)的氧化電位，長(zhǎng)的生命周期(30-40微秒)，pH適用范圍廣(4～10)，具有更好的反應(yīng)選擇性。因此，開發(fā)簡(jiǎn)單高效的非均相催化材料使之最大限度地提高過硫酸鹽(PMS)的活化效率具有重要意義。作為一種p型半導(dǎo)體，CuO具有生物相容性、無毒性與價(jià)廉等的特點(diǎn)，在非均相催化中顯示出高的電子轉(zhuǎn)移能力、多活性位點(diǎn)暴露等特征。相關(guān)的研究表明具有海綿狀的多孔氧化銅(SP-CuO)能作為氧化酸橙7的高效活化劑(AppliedSurface?Science,2020,521:146479.)。然而，由于單一CuO的低電導(dǎo)率和電子轉(zhuǎn)換率等固有特性，進(jìn)一步提高CuO的本征催化活性仍不理想。

碳納米材料具有超高的導(dǎo)電性和納米尺寸效應(yīng)，將其作為基底材料能制備出具有良好性能的銅基催化劑。有研究發(fā)現(xiàn)相較于純的CuO，復(fù)合結(jié)構(gòu)的CuO@C降解性能增加了85％以上。然而現(xiàn)有以CNT作為基底的銅基復(fù)合催化劑制備相對(duì)復(fù)雜，合成周期長(zhǎng)，容易出現(xiàn)結(jié)塊或變形。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的旨在提供一種具有高催化活性的葫蘆串狀CuO/CNT復(fù)合催化劑，本發(fā)明另一目的是提供上述復(fù)合催化劑的制備方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的葫蘆串狀CuO/CNT復(fù)合催化劑，由CNT以及生長(zhǎng)在CNT上的CuO顆粒組成，多個(gè)生長(zhǎng)在CNT上的CuO顆粒由CNT串接形成葫蘆串狀。

上述葫蘆串狀CuO/CNT復(fù)合催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)對(duì)CNT進(jìn)行活化處理，活化處理后分散于去離子水中，得到富有含氧基團(tuán)的CNT分散液；

(2)將氯化亞銅溶于乙醇的水溶液中，得到溶液A，將聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物(P123)溶于乙醇中，得到溶液B，在室溫下混合溶液A和溶液B，得到混合液；