[发明专利]一种碳化钛-氧化亚铜光催化材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Ti₃C₂‑Cu₂O光催化材料及制备方法。首先，在浓度为40wt％的HF溶液中选择性腐蚀掉三元Ti₃AlC₂陶瓷粉体的Al层，形成二维层状Ti₃C₂纳米材料。然后，以二维Ti₃C₂纳米材料为基体，将采用多元醇还原法制备的Cu₂O纳米颗粒通过水热合成法在150～200℃负载于Ti₃C₂上，成功制备Ti₃C₂‑Cu₂O类石墨烯复合材料。该材料中的氧化亚铜能够稳定分散于二维Ti₃C₂的表面，表现出良好的光催化性能，且本发明实验过程简单，产物形貌可控，安全环保，为其进一步在光催化及光电催化领域的广泛应用奠定了基础。

技术领域

本发明属于无机纳米材料制备领域，具体涉及一种Ti₃C₂-Cu₂O光催化材料及制备方法和应用。

背景技术

由于经济发展飞速，也加快了工业的进程，同时带来的还有日益严重、不可忽视的环境问题。所以大气污染、全球变暖、不可再生能源的枯竭以及水污染等等这些问题已经引起了世界各地人们的关注，是目前迫切要解决的问题。现如今工业废水特别是染料行业产生的废水治理困难已经成为了水污染中非常棘手的问题，其对人体的健康有着极大的危害。为了应对日益增加的环境和能源相关问题，光催化被认为是一种有前景的清洁环境和可持续能源的方法。Cu₂O在太阳光的照射下，能够使水分解为氢气和氧气，预示着其具有良好的光催化性能，理论能量转化率可达12％。作为催化剂，Cu₂O可使水中的有机污染物完全氧化生成CO₂和H₂O，因此在污水处理和石油化工中有着广泛应用。但由于Cu₂O受到可见光照射后，量子效率不高，所以导致于Cu₂O光催化降解活性有待改善和提高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种Ti₃C₂-Cu₂O光催化材料及制备方法和应用，所得光催化材料能够有效地分离光生电子和空穴，提高光催化效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种碳化钛-氧化亚铜光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将Ti₃C₂粉体以及Cu₂O纳米颗粒溶解在水中，得到混合溶液；

步骤2，将混合溶液进行水热反应，水热反应温度为150～200℃，水热反应时间为5～24h，所得产物洗涤、干燥，得到Ti₃C₂-Cu₂O光催化材料。

优选的，步骤1中，Ti₃C₂粉体和纳米Cu₂O颗粒的质量比为1：(0.5～3)。

优选的，步骤1中，Cu₂O纳米颗粒的制备方法为：将乙酰丙酮铜、聚乙烯吡咯烷酮和二甘醇混合，搅拌，升温至160～210℃，反应0.5～2h，分离得沉淀物，洗涤、干燥，得到立方状的Cu₂O纳米颗粒。

进一步的，乙酰丙酮铜、聚乙烯吡咯烷酮和二甘醇的质量比为(1～1.3):1:56。

优选的，洗涤、干燥具体是：依次用水和无水乙醇分别离心分离清洗，然后真空干燥，研磨，得到所需的Ti₃C₂-Cu₂O复合材料。