[發明專利]一種銅基配位聚合物光陰極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210698736.5
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114959823B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 譚盟;王齊;傅煬杰;麻鑫;薛彪;鄭淑貞;楊凌軒
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: C25D9/02
• 分類號: C25D9/02;C25D5/00;C08G83/00;H01M4/86;H01M4/88;H01M8/16;C02F1/461;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 杭州合信專利代理事務所(普通合伙) 33337
• 代理人: 黃平英

本發明公開一種銅基配位聚合物光陰極材料及其制備方法和應用，制備方法包括：(1)將CuCl₂粉末溶解在甲醇溶液中，之后加入苯乙炔，攪拌均勻；(2)將經預處理后的銅片連接電源負極、預處理后的鈦片連接電源正極，銅片和鈦片均浸沒在步驟(1)的溶液中，外加電壓，經過電沉積得到PhC₂Cu光陰極。應用包括：將PhC₂Cu光陰極與BiVO₄電極組合構建光催化燃料電池，可見光照射處理四環素污染廢水。本發明的光電陰極制備方法簡單、成本低，電沉積方法制得的光催化薄膜成膜均勻、穩定性好，活性成分不易剝落；薄膜面積易控制。

技術領域

本發明涉及光電催化技術領域，特別是涉及一種電沉積制備銅基配位聚合物光陰極薄膜、制備方法及其在處理含四環素廢水中的應用。

背景技術

開發光活性材料對于太陽能轉換和環境修復至關重要。近幾十年來，研究最廣泛的材料主要是無機半導體，例如TiO₂、ZnO和CdS。近年來，有機材料在光催化分解水、消除污染物和有機分子功能化方面有所發展，以共軛有機聚合物、石墨碳氮化物(g-C₃N₄)類似物和有機金屬配位聚合物(CP)為代表，但受限于粉體催化劑不易回收的不足。

電沉積(electrochemical?deposition,ECD)因在工業層面上沉積金屬和金屬合金而聞名，其應用范圍廣泛，從大面積表面處理(即鍍鋅)到最先進的電子工業(芯片上的銅沉積、磁頭等)。因此，對光活性材料進行電沉積，使其固載到恰當載體上，有望促進光催化的實際應用進程。

發明內容

銅是日常生活中經常遇到的元素，銅基半導體(CuO和Cu₂O)在光催化領域的應用也層出不窮，但由于CuO和Cu₂O的化學不穩定性，繼續開發更高效銅基催化劑。近年來，苯基乙酰化銅(PhC₂Cu)配合物作為一種銅基配位聚合物被報道可用于光催化降解四環素，表現出優異的光催化活性，但由于氧化能力較弱，在降解過程中需加入雙氧水進行芬頓反應輔助其降解。為進一步解決其氧化能力弱以及催化劑回收利用的問題，本發明進一步研發了一種電沉積生成PhC₂Cu的方法，將其電沉積在銅片上成膜，并作為光陰極應用于光催化廢水燃料電池中，實驗中以PhC₂Cu為光陰極的廢水燃料電池體系可高效降解含四環素廢水。

本發明提供一種電沉積生成銅基配位聚合物光陰極及其制備方法和應用，光陰極電極材料的制備方法簡單，通過電沉積的方法生成銅基配位聚合物，制得的PhC₂Cu薄膜表面均勻、活性物質穩定性好，不易剝落，很好的解決了PhC₂Cu的回收利用問題。

一種銅基配位聚合物光陰極材料的制備方法，包括：

(1)將CuCl₂粉末溶解在甲醇溶液中，之后加入苯乙炔，攪拌均勻；

(2)將經預處理后的銅片連接電源負極、預處理后的鈦片連接電源正極，銅片和鈦片均浸沒在步驟(1)的溶液中，外加電壓，經過電沉積得到PhC₂Cu光陰極。

可選的，步驟(1)中，CuCl₂粉末的加入量以混合溶液中CuCl₂濃度為25～50mol/L計；苯乙炔的加入量以混合溶液中苯乙炔濃度為5～25mol/L計。最優選地，CuCl₂的濃度為50mol/L，苯乙炔的濃度為25mol/L。

可選的，步驟(2)中，外加電壓為0.1～0.3V。

可選的，步驟(2)中，外加電壓下通電時間為0.25h～1.5h。