[发明专利]一种利用海蛎壳负载纳米Cu2O-TiO2光催化复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化复合材料，特别是涉及一种利用海蛎壳负载纳米Cu₂O-TiO₂光催化复合材料的制备方法。

背景技术

伴随着人类生活水平的提高，人们对海蛎的消耗不断增加，各种海水养殖行业、海产品加工市场等随处可见“海蛎壳垃圾”，由于海蛎壳具有天然的多孔隙表面，并且含有Ca、Mg、K、Na等常量元素，也含有Fe、Si、Zn、Mn、Al等微量元素，如何将这些资源进行有效的利用，是目前许多学者的研究热点。有关海蛎壳的资源化利用，目前多数研究集中在钙的提取，提取多肽或者当作填料等。如中国专利CN102887824B，公开以牡蛎壳为原料制备高纯度的葡萄糖酸钙，中国专利CN102993268B公开利用牡蛎壳制备抗氧化肽，中国专利ZL200510118987.8公开将牡蛎壳填料应用于硝化曝气生物滤池。将海蛎壳应用于光催化材料的负载，目前仍鲜为报道。

光催化技术在降解水和空气的有机无机污染物方面，被认为是一项有潜力的技术。特别是半导体氧化物，如Cu₂O和TiO₂，由于他们的高光敏感性、无毒、价廉和化学稳定性等特点，已经成为最合适的光催化材料之一。由于TiO₂的带隙较宽，因此只能吸收太阳光中的一小部分紫外光，但是Cu₂O的带隙较窄，对于太阳光中的可见光部分具有一定的吸收，二者共同作用，有利于提高对太阳光的利用，增强了光催化反应的效率。目前，有关复合式光催化剂的制备方法，孙家伟等（孙家伟，刘娜，翟尚儒，等.化工进展，2014，1（33）），何霞等（何霞，刘海瑞，董海亮，等.无机材料学报，2014，3（29）），王丽丽等（王丽丽，李莉，魏星，等.化学通报，2014，1（77））公开了多种光催化复合材料的制备方法，这些方法通常只是将两类光催化剂进行复合，或者对一类光催化剂进行添加改性剂的复合，通过将其中一种光催化剂或者改性剂负载在另外一种光催化剂上，以达到复合的效果，这种制备方法存在以下缺点：一是制备出来的复合材料易分散，不易回收；二是复合强度不高，通过长时间的反应，催化效果容易降低；三是添加的改性剂多数为贵金属或者对环境有污染的元素，这种复合材料成本高，并且不可避免的产生二次污染。需要开发易回收，无污染，效率高的复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供制作时间短、制作成本低、在海砺壳表面形成均匀Cu₂O和TiO₂光催化层，从而明显提高吸附能力和光催化性能的一种利用海蛎壳负载纳米Cu₂O-TiO₂光催化复合材料的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）海蛎壳预处理：将废弃的海蛎壳用盐酸浸泡，再用氢氧化钠浸泡，清洗后第一次烘干，再破碎过筛，然后用饱和NaCl浸泡，超声后，第二次烘干，得预处理后的海蛎壳粉末；

2）制备纳米二氧化钛-海蛎壳复合材料：将乙醇、乙酸、钛酸四丁酯混合，得溶液A，再将步骤1）中得到的预处理后的海蛎壳粉末加入至乙醇和水的混合液中，搅拌后得溶液B，将溶液A加入溶液B中，陈化至形成凝胶，烘干、煅烧后得纳米二氧化钛-海蛎壳复合材料；

3）制备利用海蛎壳负载纳米Cu₂O-TiO₂光催化复合材料：将乙酸铜、乙醇、葡萄糖、十六烷基三甲基溴化铵混合后得混合液，超声后加入步骤2）中制得的纳米二氧化钛-海蛎壳复合材料，搅拌后再加入氢氧化钠，并加热，直至生成砖红色沉淀，洗涤后烘干，即得到利用海蛎壳负载纳米Cu₂O-TiO₂光催化复合材料。

在步骤1）中，所述盐酸可采用浓度为1mol/L的盐酸，所述用盐酸浸泡的时间可为0.5h；所述氢氧化钠可采用浓度为1mol/L的氢氧化钠，所述用氢氧化钠浸泡的时间可为0.5h；所述第一次烘干的温度可为105～110℃，第一次烘干的时间可为2～3h；所述破碎过筛可通过球磨机破碎，用100目标准筛对海蛎壳粉末粒度进行筛选；所述超声的时间可为0.5h；所述第二次烘干的温度可为105～110℃，第二次烘干的时间可为2～3h。