[发明专利]表面调控等离子体催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种表面调控等离子体催化剂的制备方法，包括：在水热条件下通过乙二胺刻蚀氧化亚铜材料，形成CuO/Cu₂O异质结；通过光沉积法在所述CuO/Cu₂O异质结上沉积纳米Au颗粒，从而获得Au/CuO/Cu₂O表面调控等离子体催化剂。相较于现有技术，本发明的表面调控等离子体光催化剂，制备原料易得，其中氧化亚铜属于环境友好材料，制备条件温和；通过简单的刻蚀方法，不仅去除了Cu₂O表面的高能垒薄膜，而且负载的CuO增加了光催化剂稳定性，提高了光催化性能，纳米Au的沉积更有利于体系催化性能的提升。通过几种光催化作用与表面调控的协同作用，将催化活性和稳定性都进一步优化。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂的制备方法，特别涉及一种表面调控光催化剂Au/CuO/Cu₂O的制备及性能，属于催化剂技术领域。

背景技术

Cu₂O是一种可以吸收可见光的P型半导体，具有无毒、合成方法多样且可控等优点，但由于光催化活性较弱，限制了Cu₂O在环境、能源领域的应用。特别是Cu₂O的表面会形成一层具有很大能垒的超薄膜，在光照时不利于电荷的产生和转移。构筑异质结通常是提高光催化活性的有效手段，例如Cu₂O与金属、半导体、碳等复合。然而，在其他的报道中Au/Cu₂O，ZnO/Cu₂O光催化剂对催化活性的改善并不十分理想，因此，对于Cu₂O，构建异质结构并不是解决问题的最有效途径。同时，Cu₂O参与光催化反应时，容易受到光腐蚀。目前又鲜见通过同时调控半导体的表面状态和稳定性的光催化剂的制备工艺，而这也是本领域技术人员一直致力研究并渴望解决的技术难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种表面调控等离子体催化剂及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种表面调控等离子体催化剂的制备方法，包括：

在水热条件下通过乙二胺刻蚀氧化亚铜材料，形成CuO/Cu₂O异质结；

通过光沉积法在所述CuO/Cu₂O异质结上沉积纳米Au颗粒，从而获得Au/CuO/Cu₂O表面调控等离子体催化剂。

本发明实施例还提供了一种由前述方法制备的表面调控等离子体催化剂。

本发明实施例还提供了前述的表面调控等离子体催化剂在光降解有机物、光解水制氢或光催化氧化领域中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)本发明实施例提供的表面调控等离子体催化剂Au/CuO/Cu₂O的制备方法，制备原料易得，制备方法简单。其中CuO/Cu₂O异质结不仅增加了电荷的转移，而且破坏了Cu₂O表面的高能垒超薄膜，而光沉积的纳米Au不仅有利于电子的转移，且纳米Au大小的改变也证实了刻蚀方法对表面的影响。

(2)制备的Au/CuO/Cu₂O催化剂较Cu₂O催化活性增加230倍，是CuO/Cu₂O的7倍、Au/Cu₂O的4倍。经过8次催化循环后，光催化降解甲基橙的活性仍然保持在80％以上，具有好的催化活性和稳定性。

附图说明