[发明专利]磷化亚铜-碳点-铜三元复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高选择性催化加氢性能的磷化亚铜‑碳点‑铜三元复合光催化剂的制备方法，同时能利用太阳光促进转化效率和选择性的提升。该方法向铜氨络合物水溶液中加入氢氧化钠或氢氧化钾溶液，而后经过乙醇洗涤，再混入碳点粉末和次磷酸盐制备获得磷化亚铜‑碳点‑铜三元复合光催化剂。本发明公开的方法中碳点显著的电荷转移能力以及其与P型半导体Cusubgt;3/subgt;P形成的P‑N异质结，在太阳光照射下能够通过异质界面有效地分离和转移电荷，大大加速了光生电子的转移，提高了催化反应中的催化活性和选择性加氢的能力。

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，具体涉及一种具有利用太阳光选择性催化加氢性能的磷化亚铜-碳点-铜三元复合催化剂的制备方法。

背景技术

当硝基和其他可还原官能团共同存在的情况下，选择性催化加氢是获得功能化苯胺的重要化学转化过程。目前，功能化苯胺的工业生产主要是在氢氧化铵中使用化学还原剂如亚硫酸钠、铁、锡或锌等非催化还原相应的硝基芳烃。然而，这些还原剂大部分为一次性药品，并且会产生大量的副产物，这些副产物会导致严重的环境问题。在此背景下，需要寻找一种环境友好和高效的方法来生产功能化苯胺。因此，开发低成本、低能耗的新型催化剂实现选择性加氢目标具有重要意义。

磷化亚铜(Cu₃P)是一种重要的具有金属性质和高导电性的化合物，Cu和P 均可作为光催化反应中的活性位点。与相应的氧化物相比，Cu₃P中的P提高了其固有的催化活性，P可以形成类石墨烯网络,这种类型的内部电子导电性可能会影响界面催化反应的速率。受益于固有的半导体或(半)金属特性，Cu₃P已被用于光催化氧化还原反应中的光催化剂和助催化剂。然而，由于Cu₃P进行功能化苯胺转化的过程中有着自身较差的化学选择性，同时，Cu₃P作为P型半导体通常会与N型半导体形成P-N异质结来提高光生电子的转移，否则会大大降低催化反应中的活性和化学选择性。因此，需要将Cu₃P和一些合适的半导体光催化剂复合，形成异质结来提高反应过程中电子转移能力，进而提高化学选择性和高催化活性。

碳点(CDs)由表面官能团包裹的碳核组成，具有优异的光学和发光性能、光诱导电子转移性能和电子储层性能。碳点中丰富的官能团及碳空位会影响某些金属原子表面的电子结构，可以在金属磷化物形成时导致部分铜离子还原，获得单质铜纳米相。同时，碳点作为N型半导体，与Cu₃P形成P-N异质结，使它们能够在光激发下通过异质界面有效地分离和转移电荷，大大加速光生电子的转移，进而提高催化反应中的催化活性和化学选择性。截止目前，尚未见有报道合成磷化亚铜-碳点-铜三元复合光催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有高选择性催化加氢性能的磷化亚铜-碳点- 铜三元复合光催化剂的制备方法，同时能利用太阳光促进转化效率和选择性的提升。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

磷化亚铜-碳点-铜三元复合光催化剂的制备方法，采用如下步骤：

步骤1：取1.8～3.0mmol可溶性铜盐粉末置于50～80mL去离子水中，通过磁力搅拌使其充分溶解，得到摩尔浓度为0.023～0.06mol/L的可溶性铜盐水溶液；然后，向c mL可溶性铜盐水溶液中加入d mL体积分数为25％的氨水，其中，c:d＝8～40:1，并以600～800r/min的转速搅拌10min以上，得到摩尔浓度为0.019～0.059mol/L的铜氨络合物水溶液；

步骤2：量取f mL摩尔浓度为0.5～0.8mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液加入到gmL步骤1制备获得的铜氨络合物水溶液中，并以600～800r/min的转速充分搅拌30min以上得到沉淀物，其中，f:g＝5～8:51～90；