[发明专利]一种用于污水处理的负载型硫化铜光催化剂及制备方法

说明书

本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种用于污水处理的负载型硫化铜光催化剂及制备方法。该方法先将埃洛石纳米管焙烧实现热活化，然后进行壳聚糖改性和负载铈，进一步加入氯化铜溶液和硫脲溶液，使微波水热反应生成的硫化铜负载于含有铈的埃洛石纳米管上，制得负载型硫化铜光催化剂。与传统方法相比，本发明的制备的负载型硫化铜光催化剂比表面积大，光能利用率高，电子和空穴的不易复合，光催化活性和稳定性好，并且具有较好的吸附性能，对污水中的有机污染物等的催化降解和吸附效果明显，易于回收，可广泛用于污水处理领域。

技术领域

本发明属于污水处理的技术领域，提供了一种用于污水处理的负载型硫化铜光催化剂及制备方法。

背景技术

自上世纪七十年代起，持续的环境污染及能源短缺，引起了人们对全球危机的担忧，为了实现人类社会的可持续发展，开发一种即可用于环境治理又可用于清洁能源制备的新技术，成为一项紧急而迫切的任务，光催化技术因其在环境保护、清洁能源制备（太阳能转化为氢能）等领域广阔的应用前景，而受到高度重视，成为一种极具应用前景的技术。

光催化技术的关键是光催化剂。其中，硫化铜是一种重要的过渡金属硫化物，也是一种化学稳定性好的多功能半导体材料，成为较好的光催化材料。纳米硫化铜粉体粒径小、比表面积大，由于量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，其半导体纳米晶体在分子实体和微晶粒之间有传导电子的媒介作用，具有其块体材料 无法比拟的光电特性，因此硫化铜纳米粉体是一种重要的光电导材料，被广泛应用于光催化剂领域。

目前硫化铜半导体纳米材料的制备方法很多，如化学沉淀法、微波辐射法、气相沉积法、同相法、溶胶一凝胶法、微乳液法、水热合成法、喷雾热解法和超声合成法等。这些方法在一定程度上存在不足，譬如产物尺寸、形貌难于控制、产率不高、高温反应条件苛刻或是制备过程比较复杂、成本相对较高等。因此，如何制备高产率、高分散、尺寸可控、形貌规整的硫化铜半导体纳米材料成为关键问题。

目前国内外在污水处理光催化剂，尤其是硫化铜光催化剂的制备和应用方面已取得了一定成效。其中张静等人发明了一种硫化铜/氧化钛异质结光催化剂的低温制备方法（中国发明专利申请号201410687424.X），制备过程如下：（1）以钛的无机盐或有机盐为前驱体，采用沉淀法或溶胶-凝胶方法制得氢氧化钛(Ti(OH)₄)；（2）400~650℃温度下，对Ti(OH)₄进行焙烧，焙烧2~4h，得到TiO₂载体；（3）将铜粉和硫粉分散在特定溶剂中，将TiO₂载体浸渍入此溶剂中磁力搅拌，40~60℃水浴加热4~24h，在此过程中由铜粉和硫粉生成的CuS可以负载到TiO₂载体上；（4）将上述CuS/TiO₂样品冷却至室温，经过过滤、洗涤、干燥即可得到CuS/TiO₂异质结光催化剂。另外，曾冬铭等人发明了一种核壳结构硫化铋/硫化铜复合物微球及其制备方法（中国发明专利申请号201611153642.0），该方法是先通过在乙二醇中加入硝酸铋和硫脲，然后采用溶剂热法制备硫化铋微球，再将硫化铋分散在一定量的去离子水中，接着与氯化铜溶液进行离子交换反应制备硫化铋/硫化铜复合材料；该发明制备的核壳结构硫化铋@硫化铜复合物微球具有形貌可控、操作简单、不使用添加剂、高产率、低成本、合成工艺简单等特点；且该发明制备的核壳结构硫化铋/硫化铜复合材料具有高的反应活性，在光电器件、光催化等领域具有潜在的应用前景。

可见，现有技术中的硫化铜光催化剂存在电子和空穴容易复合，比表面积不高，光催化活性和稳定性差，吸附性能差，不宜回收等缺点。

发明内容

针对这种情况，我们提出一种用于污水处理的负载型硫化铜光催化剂及制备方法，可有效阻止硫化铜的团聚，得到的光催化剂表面积大，光催化剂活性和稳定性好，吸附性能好，利于回收，污水处理效果佳。

为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：