[发明专利]一种多孔硅负载铜纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多孔硅负载铜纳米粒子及其制备方法和应用，属于废水处理技术领域。本发明制得Si@CuNPs是一种具有漆酶活性的纳米酶，利用多孔硅孔隙体积大，表面积大的性质，且合成得到的纳米酶催化位点多，催化活性较好，多孔硅颗粒保护了分布在孔洞中的铜纳米粒子从而提高了稳定性，活性颗粒分布在孔洞中提高了反应物的碰撞几率从而提高了催化活性。Si@Cu NPs具有优异的催化活性和底物通用性，并且在pH＝7，温度为80℃时，Si@Cu NPs的类漆酶活性最高。而且，Si@CuNPs在高温、长期储存等各种条件下都表现出较强的稳定性。Si@CuNPs对一定浓度范围内的氯酚和染料都可以很好地进行降解。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种多孔硅负载铜纳米粒子及其制备方法和应用。

背景技术

酚类化合物(如氯酚类物质)和纺织行业的染料，因其在木材防腐剂、杀虫剂、消毒剂及印染工艺中的广泛应用而成为常见的有毒污染物，这些有毒化合物通过致癌、生殖毒性、神经毒性和内分泌干扰对人类健康构成威胁，在地下土壤和水体中也被广泛检测到，因此去除这些有毒物质迫在眉睫。目前去除的主要方法有吸附法、超声法、厌氧生物处理法、好氧生物处理法、光催化法、电化学法、Fenton法、臭氧氧化法、湿式氧化法，但是这些方法均存在一定的缺陷，如易造成新的污染、需要后续处理、条件控制困难、成本高、高能耗、周期长、对高浓度废水效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多孔硅负载铜纳米粒子及其制备方法和应用。本发明制得的多孔硅负载铜纳米粒子的类漆酶活性高，在高温、长期储存条件下都表现出较强的稳定性，对氯酚和染料都可以很好地进行降解。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多孔硅负载铜纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

将多孔硅纳米粒子异丙醇悬浊液进行第一离心，得到第一沉淀；

将所述第一沉淀与HF溶液超声混合后进行第二离心，得到第二沉淀；

将所述第二沉淀、聚乙烯吡咯烷酮溶液、CuSO₄溶液和水合肼溶液混合，进行还原反应，得到所述多孔硅负载铜纳米粒子。

优选地，所述多孔硅纳米粒子异丙醇悬浊液中多孔硅纳米粒子的浓度为0.6×10亿个/mL。

优选地，所述多孔硅纳米粒子异丙醇悬浊液与HF溶液的体积比为1：1，所述HF溶液的体积浓度为0.05％。

优选地，所述多孔硅纳米粒子异丙醇悬浊液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、CuSO₄溶液和水合肼溶液的体积比为1：1：0.6：0.001，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的质量浓度为10％，所述CuSO₄溶液的浓度为10mmol/L，所述水合肼溶液的质量浓度为80％。

优选地，所述还原反应的时间为20min。

优选地，所述超声混合的时间为5min。

优选地，所述第二离心后还包括将所得固体依次进行水洗和异丙醇洗涤。

优选地，所述还原反应后还包括将所得还原产物进行第三离心，将所得固体依次进行水洗和异丙醇洗涤。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的多孔硅负载铜纳米粒子，包括基底和负载在基底孔洞中的铜纳米粒子，所述基底为硅颗粒组成的盘状多孔结构。

本发明还提供了上述技术方案所述的多孔硅负载铜纳米粒子在处理废水中的应用。

本发明提供了一种二氧化硅-金复合纳米材料在葡萄糖含量检测中的应用。