[发明专利]一种Cu2O/Fe2O3/G的α-Fe2O3纳米管阵列光催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种Cu₂O/Fe2O3/G的α‑Fe₂O₃纳米管阵列光催化剂及其制备方法，该光催化剂从下往上依次为高纯铁片、α‑Fe₂O₃纳米管阵列、Fe2O3/G复合层和Cu₂O颗粒，制备方法为：将预处理过的高纯铁片作为阳极，铂片为阴极，以含氟化物和去离子水的乙二醇溶液为电解液，进行二次阳极氧化反应，高温煅烧，得到α‑Fe₂O₃纳米管阵列；将α‑Fe₂O₃纳米管阵列为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极构成三电极电化学系统，在氧化石墨烯和二氯化铁分散液中，以循环伏安法得到包覆Fe2O3/G的α‑Fe₂O₃纳米管阵列；将包覆Fe2O3/G的α‑Fe₂O₃纳米管阵列为工作电极，铂片为对电极，SCE为参比电极构成三电极电化学系统，在含有1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙基磺酸盐的铜盐水溶液中，以恒电压法得到Cu₂O/Fe2O3/G的α‑Fe ₂O₃纳米管阵列。

技术领域

本发明属于Fe₂O₃纳米管阵列光催化剂材料技术领域，具体涉及一种Cu₂O/Fe₂O₃/G的α-Fe₂O₃纳米管阵列光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代农业工业的快速发展，大量的化学产物进入人类的生产生活过程中，化学产物大部分并没有在自然界中出现过，自然生态系统并不能够降解它们，且其中大部分的化学产物都具有强烈的生物毒性。越来越多的证据表明，由于大量的化学品废料被排放到自然界中，对整个地球的生态系统和人类健康造成了严重的危害，研究如何将这些污染物从水中移除迫在眉睫。

光催化技术是一种高级氧化处理工艺，是一种有效且广泛应用于水净化处理的技术，其中半导体光催化剂可以在特定波长的照射下可以产生具有极强氧化能力的空穴和反应性很高的自由基,这些空穴和自由基可以有效降解水中有机污染物,将其分解为 C02、H2O或简单无机物，因此在环境保护领域内有很好的应用前景。

氧化铁和氧化铜都是重要的无机化工原料，当氧化铁和氧化铜的粒径到达纳米级后，由于其小尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应、体积效应的影响,它将会显现出独特的性能,在光吸收、热阻、磁性、溶点、化学活性等方面表现出特殊的物化性能, 作为光催化材料表现出极高的催化活性。中国专利CN 103349986A公开一种花状氧化铜/ 氧化铁纳米管催化剂及其制备方法，将铁板作为阳极，钛板作为阴极，在氟化铵的乙二醇水溶液中电解，然后将阳极取出，超声洗涤，煅烧，得到氧化铁纳米管，再以氧化铁纳米管做对电极，铂丝做工作电极，饱和甘汞电极做参比电极，以硫酸铜溶液为电解液，进行脉冲点成绩，然后对电极进行煅烧，得到花状氧化铜/氧化铁纳米管催化剂，该光催化剂可用于可见光催化还原二氧化碳制备甲醇和乙醇，但是氧化铁纳米管易团聚且取向不易控制，将氧化铁与α-二氧化三铁构成的异质结构主要发生的是Type-II型电荷传递，光催化性能相对于原来单一组分半导体的氧化还原有所下降，极大的阻碍了其在光催化领域的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种Cu₂O/Fe2O3/G的α-Fe₂O₃纳米管阵列光催化剂及其制备方法,以高纯铁片为原料，经二次阳极氧化得到α-Fe₂O₃纳米管阵列，然后在氧化石墨烯和二氯化铁的溶液中循环伏安法沉积还原得到Fe2O3/G复合层，最后在在1-乙基-3-甲基咪唑乙基磺酸盐的铜盐水溶液恒电压法沉积得到Cu₂O颗粒，制备得到具有Z 型电荷传递的特性的光催化剂，具有较好的可见光响应特定，具有较高的氧化还原能力。