[发明专利]一种Cu团簇负载TiO2

说明书

本发明公开了一种Cu团簇负载TiO₂水处理催化剂及其制备方法与应用。该Cu团簇负载TiO₂水处理催化剂中Cu的质量百分含量为0.5％～2％，余量为TiO₂，具体制备方法包括以下步骤：以钛酸四丁酯、N,N‑二甲基甲酰胺、异丙醇为原料通过水热和煅烧的方法合成花球状的TiO₂(NFs)；之后将TiO₂(NFs)、CuCl₂·2H₂O、KCl、LiCl为原料通过熔盐、H₂还原的方法合成Cu单原子TiO₂(NFs)。本发明合成了较大比表面的TiO₂,负载Cu团簇极大的提高了降解性能，同时降低了金属的使用量，在催化产氢上效率高，非常有助于拓宽其在绿色能源上的应用。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种Cu团簇负载TiO₂水处理催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

TiO₂因为具有独特的光学、物理特性，优秀的化学特性、能够抗光腐蚀，无毒无害成为一种广泛应用的多功能材料。应用前景十分诱人，为光催化技术在合成、水处理等领域奠定基础。同时，TiO₂作为光催化剂也存在一下问题:(1)由于TiO₂的禁带宽度较大大概3.2eV所以TiO₂只能吸收紫外光，而紫外光只占太阳光能量的4％，使得对太阳光的利用率太低。(2)TiO₂产生的光生电荷复合太快，载流子寿命较短，使得光催化性能低。

过渡金属助催化剂由于其优异的性能得到了研究者们的广泛关注。团簇助催化剂既具有均相催化剂的优点，如拥有均匀分散的活性位点。所以，能极大地提升催化反应过程中的催化效能。团簇助催化剂的特点是，催化剂的所有活性位点均分散在载体上的过渡金属团簇上。这使得金属原子的利用效率比过渡金属颗粒助催化剂高。传统的TiO₂催化剂在加入氯铂酸的情况下才有较高的催化性能。铂属于贵金属价格昂贵。使用Cu等非贵金属成为研究热点。相比贵金属Pt经济效率更高。

发明内容

为清楚现有污水中高分子有机物，本发明提供了一种Cu团簇负载TiO₂水处理催化剂及其制备方法与应用，该方法以传统TiO₂为主剂，Cu团簇为助催化剂的一种催化剂用来分解污水中的高分子有机物。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案：

一种Cu团簇负载TiO₂水处理催化剂，所述催化剂中Cu的质量百分含量为0.5％～2％，余量为TiO₂。

上述Cu团簇负载TiO₂水处理催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，TiO₂(NFs)纳米材料的制备

向异丙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中加入钛源，通过水热反应和煅烧的方式合成TiO₂(NFs)花球，所述N,N-二甲基甲酰胺和异丙醇的体积比1:1-5，水热反应的温度为180-240℃，煅烧温度为400-600℃；

步骤2，Cu团簇负载TiO₂(NFs)复合材料制备