[发明专利]一种镂空球型结构Cu2

说明书

本发明提供一种镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化材料的制备方法，其包括：1)将Cu₂O分散到的去离子水中，然后加入硫脲的乙醇溶液，其中以g:mL计，硫脲与乙醇的比例为1：20；2)于60℃的保温进行反应；3)将反应后的混合物离心，浸泡并洗涤沉淀物后，将洗涤后的沉淀物于真空中干燥，即得镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化剂材料。本发明还提供了根据上述制备方法制备得到的Cu₂O/Cu₉S₅光催化剂材料及其在废水降解中的应用。本发明制备的镂空球型Cu₂O/Cu₉S₅光催化剂与单一的Cu₂O相比，拓宽了材料的可见光响应范围，在可见光的照射下降解有机染料废水的能力明显提升。

技术领域

本发明属于光催化材料和环境污染治理技术领域，具体涉及一种镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，印染行业的迅速发展使得大量染料废水产生，传统的物理和化学处理方法存在处理结果不彻底、处理设备和材料成本过高等问题。而应用光催化技术降解处理废水具有成本低廉、可处理性强、清洁无污染等优势，为难降解的有毒有机染料废水提出了一种很好的解决思路。

半导体材料Cu₂O作为光催化剂具有成本价格低、无毒害、简单易得、能带带隙可改变等优势，因此在光催化领域应用前景广阔。Cu₂O具有较好可见光感应性能，但也存在着易被光腐蚀、光生电子-空穴复合迅速、有机物降解性能不够稳定等不可忽视的缺陷。为了规避Cu₂O的这些缺点，通过对Cu₂O进行元素掺杂改性，可以进一步提升光催化能力，将之应用于高难度处理的染料废水，解决染料废水环境污染这一大问题。

发明内容

本发明通过在Cu₂O中引入S元素制备出一种新型的镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化材料，大大提高了Cu₂O的光催化性能，具有高效的降解有机染料废水的能力。为了实现上述目的，本发明采用了水热合成法对Cu₂O光催化剂进行S元素掺杂改性，合成了一种镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化剂。通过该方法制得的镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化剂尺寸均匀，光催化性能高。S元素的引入抑制了Cu₂O光催化剂的光生电子-空穴的快速复合并且拓宽了其光响应范围，同时其中空结构使其具有一定吸附性能，提高Cu₂O光催化剂的催化性能。该制备方法简单可靠，易于操作，所制备的新型光催化剂可以有效地降解有机染料废水。

本发明的第一方面在于提供一种镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化材料的制备方法，包括：

1)将Cu₂O分散到的去离子水中，然后加入硫脲的乙醇溶液，其中以g:mL计，硫脲与乙醇的比例为1：20；

2)于60℃的保温进行反应；

3)将反应后的混合物离心，浸泡并洗涤沉淀物后，将洗涤后的沉淀物于真空中干燥，即得镂空球型结构Cu₂O/Cu₉S₅光催化剂材料。

在根据本发明的一个实施方案中，所述Cu₂O是通过化学还原法制备得到的。