[发明专利]一种泡沫铜原位生长氧化铜/氧化亚铜光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种泡沫铜原位生长氧化铜/氧化亚铜光催化材料及其制备方法和应用，将NaOH溶解于去离子水得到溶液A；向溶液A中加入NaCl得到溶液B，向溶液B中加入分散剂得到溶液C；以泡沫铜片为阳极，惰性电极为阴极，溶液C为电解液，对阳极进行氧化处理，然后用去离子水反复冲洗阳极氧化后的泡沫铜片，得到附着黑色活性物质的产物D；将产物D进行退火处理后得到泡沫铜原位生长氧化铜/氧化亚铜光催化材料。本发明得到了物相可控的氧化铜/氧化亚铜光催化薄膜材料，且实现了材料微观形貌从纳米棒纳米颗粒共存到纳米颗粒的调控，实现了通过控制物相及形貌调控光催化薄膜的光吸收以及光催化活性。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种泡沫铜原位生长氧化铜/氧化亚铜长(Cu₂O/CuO)光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

近十几年来，随着我国工业的快速发展。作为染料生产总量位居世界前茅的大国，染料废水，有机化工等行业产生的废水造成的污染问题日益锐化。染料废水已成为威胁我过生态环境，人类生命健康的主要因素之一。染料废水处理迫在眉睫，因而对环境友好染料废水处理的开发是十分重要的课题。近年来，氧化化铜在锂离子电池，传感器，超级电容器，光催化产氢等领域广泛应用。这主要得益于氧化铜优越的窄带隙(1.2～2.1eV)带隙范围，较为丰富的储存量，廉价的成本，无毒安全等优点。除此之外，作为典型的过渡族半导体金属氧化物，较宽的光响应范围，良好的光催化活性，吸附性，无毒环保等特性使氧化铜在光催化备受青睐。

尽管氧化铜在光催化应用方面有巨大潜力，但是仍然面临窄带隙光催化剂常见的光生载流子易复合，光催化过程中光腐蚀现象较大，粉体光催化及难回收等问题。这使得氧化铜光催化剂在实际应用活性大大低于理论活性，面临商业普及应用价值不高的困境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种泡沫铜原位生长氧化铜/氧化亚铜光催化材料及其制备方法和应用，通过在高电子传输率的金属基底上原位合成氧化铜光催化薄膜解决粉体光催化剂不易回收问题。通过优化氧化铜以及氧化亚铜物相比以及微观几何结构，降低光生载流子复合达到调光催化剂性能的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种泡沫铜原位生长氧化铜/氧化亚铜光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

将NaOH溶解于去离子水得到溶液A；向溶液A中加入NaCl得到溶液B，向溶液B中加入分散剂得到溶液C；以泡沫铜片为阳极，惰性电极为阴极，溶液C为电解液，对阳极进行氧化处理，然后用去离子水反复冲洗阳极氧化后的泡沫铜片，得到附着黑色活性物质的产物D；将产物D进行退火处理后得到泡沫铜原位生长氧化铜/氧化亚铜光催化材料。

具体的，以去离子水为溶剂，NaOH:NaCl的摩尔质量比为1:(1～5)。

具体的，向溶液A中加入NaCl并搅拌20～30min得到溶液B，向溶液B中加入分散剂后搅拌30～40min得到溶液C。

具体的，分散剂为浓度0.1～2g/L，相对分子质量400的聚乙二醇。

具体的，对阳极进行氧化处理具体为：

控制电流为5～30mA，电压为5～50V，对阳极氧化处理5～180min，阳极在氧化过程中电解液保持室温～70℃并恒温搅拌。

具体的，惰性电极包括C或Pt。

具体的，退火处理的温度为200～550℃，升温速度为5℃/min，时间为2～4h。

具体的，制备泡沫铜片具体为：

将泡沫铜裁剪后依次放入无水乙醇，丙酮和去离子水中超声处理5～8min，然后在浓度为0.1～1M的盐酸中浸泡5～20min得到泡沫铜片。