[发明专利]一种制备可重复利用且具有催化功能的Au-Cu多孔填料的方法

说明书

本发明涉及催化技术领域，具体涉及一种制备可重复利用且具有催化功能的Au‑Cu多孔填料的方法。该方法包括以下步骤：(1)将浓度为0.1mol/L的氯金酸水溶液和水混合，倒入容器中；所述氯金酸水溶液的量为0.05‑0.25mL；(2)将铜丝对折2次放入容器中；常温静置，置换时间设置为2‑4h；(3)置换完成后，去掉残液，将反应产物冲洗、干燥即得到Au‑Cu多孔填料。该方法具有成本低、环保和工艺简单等优点，其制备的Au‑Cu多孔填料具有性能稳定、催化效率高和重复性好等优点。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，具体涉及一种制备可重复利用且具有催化功能的Au-Cu多孔填料的方法。

背景技术

随着各国工业化程度的不断提高，有机污染物中尤其是4-硝基苯酚被大量排入江河、湖泊中。4-硝基苯酚具有高的毒性、稳定性且具有积聚效应，其产生的危害给环境和人类的健康带来了潜在的威胁。

目前，人们主要采用物理法和化学法来处理水体中的4-硝基苯酚。其中，物理法处理主要是通过物理吸附作用分离和去除废水中污染物，但处理周期较长且需要后续处理。相比于物理法，化学法因处理有机污染物的效率高且成本低而被广泛使用。在化学方法中，光催化法因其绿色无污染的特点而成为研究热点。在光催化反应中，所用的催化剂多为颗粒状，然而颗粒催化剂很难被回收，催化剂流失严重。近几年，人们逐渐用薄膜催化剂取代颗粒催化剂。薄膜催化剂的制备方法主要是物理法和化学法。(1)物理法中磁控溅射法较为常见，但磁控溅射法对设备依赖性较强且生产费用昂贵，同时表面膜的颗粒度大不利于其在光催化反应中的应用。(2)化学法中常用静电自组装-种子生长法，通过静电自组装-种子生长法将纳米颗粒镀在刻蚀出的槽道上，形成催化剂薄膜。用该方法制成的薄膜催化剂与载体可在填料式反应器中作为填料对4-硝基苯酚进行降解。比较上述物理、化学两种方法，化学法制得薄膜质量较高、效果更好。然而，在槽道的加工过程中，为了保证催化剂的镀膜质量，大量有毒、昂贵的有机试剂被采用，这可能产生严重的环境污染。

发明内容

本发明提供了一种制备可重复利用且具有催化功能的Au-Cu多孔填料的方法，解决了现有技术中颗粒催化剂难回收，物理法制膜费用昂贵且薄膜颗粒度大，化学法中制膜可能产生环境污染的问题。该种填料的制备方法与种子生长法相比，具有成本低、环保、工艺简单等优点，其制备的Au-Cu多孔填料具有性能稳定、催化效率高和可重复使用的优点。由此可见，如此制备的填料在催化技术领域将有巨大的应用潜力与实用价值。

具体的，本发明的技术方案如下：

本发明第一个方面公开了一种制备可重复利用且具有催化功能的Au-Cu多孔填料的方法，包括以下步骤：

(1)将浓度为0.1mol/L的氯金酸水溶液和水混合，倒入容器中；所述氯金酸水溶液的量为0.05-0.25mL，所述水的体积为7mL；

(2)将铜丝对折2次放入容器中；常温静置，置换时间设置为2-4h；

(3)置换完成后，去掉残液，将反应产物冲洗、干燥后即得到Au-Cu多孔填料。

应当理解，本发明的步骤并不限于上述步骤，在步骤(1)之前、步骤(1)和(2)之间、步骤(2)和(3)之间、步骤(3)之后还可以包括其他额外的步骤，且均在本发明的保护范围之内。

优选的，所述氯金酸水溶液的浓度为0.1mol/L，所述水的体积为7mL。

优选的，所述铜丝的直径为0.18-0.3mm，长度为20cm。

应当理解，本发明中的金属丝的尺寸不局限于直径为0.18-0.3mm、长度为20cm，且金属丝不仅限于铜丝的置换，还可包括银、钨、铝等其他金属丝的置换。

优选的，步骤(3)中，置换完成后，去掉残液，每次用20mL去离子水冲洗反应产物，连续冲洗3次。