阅读说明：本技术 一种铜网原位生长三维硫化铜的光催化材料、制备方法及应用 (Photocatalytic material for in-situ growth of three-dimensional copper sulfide on copper mesh, preparation method and application ) 是由 杨艳玲 和茹梅 陈志刚 朱建峰 锁国权 冯雷 叶晓慧 张荔 侯小江 孙瑜 毕雅欣 于 2020-03-25 设计创作，主要内容包括：一种铜网原位生长三维硫化铜的光催化材料、制备方法及应用,所述材料是以一定的电流恒定输出,以石墨为阴极、铜网为阳极、溶液A为电解液阳极氧化,去离子水反复冲洗阳极氧化后的铜网并氮气吹干,得到产物A；将产物A置于氩气中退火得到产物B；直接将产物B作为光催化薄膜材料。催化剂直接原位生长于载体上是的催化剂易于收集清洗与反复使用。该方法制备简便,受外界影响因素少,可大面积均匀制备且使得光催化剂易于回收利用,制备所得的光催化剂太阳光利用率高。本发明所得硫化铜薄膜可用于光催化降解亚甲蓝。(A copper mesh in-situ growth three-dimensional copper sulfide photocatalytic material, a preparation method and application thereof are disclosed, wherein the material is prepared by carrying out anodic oxidation on graphite serving as a cathode, a copper mesh serving as an anode and a solution A serving as an electrolyte with a constant output current, repeatedly washing the copper mesh subjected to anodic oxidation by deionized water, and drying the copper mesh by nitrogen to obtain a product A; placing the product A in argon gas for annealing to obtain a product B; directly taking the product B as a photocatalytic film material. The catalyst directly grows on the carrier in situ is easy to collect, clean and repeatedly use. The method is simple and convenient to prepare, is less influenced by external factors, can be used for large-area uniform preparation, enables the photocatalyst to be easily recycled, and enables the prepared photocatalyst to have high sunlight utilization rate. The copper sulfide film obtained by the invention can be used for photocatalytic degradation of methylene blue.)

一种铜网原位生长三维硫化铜的光催化材料、制备方法及 应用

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及一种用铜网原位生长三维硫化铜的制备方法及其应用。

背景技术

能源及环境为当今社会面临的两大问题，随着能源的日益短缺及环境的不断恶化，全球陷入能源短缺和环境恶化的窘境，新能源的开发以及环境的治理迫在眉睫，因而对环境友好能源的开发以及污染物的治理是十分重要的课题。氢气做为一种清洁，可持续新型能源成为化石燃料热门替代品候选之一。光催化技术利用清洁太阳能可降解污染物并在裂解水的同时产出清洁能源氢气。如何提高光催化性能是解决当前环境污染与能源短缺问题的有效途径。

近年来，硫化铜在锂离子电池，传感器，超级电容器，光催化产氢等领域备受青睐，这主要归因于其优良的物理化学稳定性，除此之外，硫化铜具有窄的带隙宽度具有较宽的光响应范围，相较于常见的氧化物光催化剂，硫化铜对于太阳光的利用率更高，不仅如此其电导率也要比相应的氧化物高出几个数量级，在电化学反应过程中表现出较高的电子传输速度；故硫化铜是一个较为理想的光催化剂之一。

发明内容

为了提高简化光催化剂的重复利用率，本发明目的在于提供种铜网原位生长三维硫化铜的光催化材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种铜网原位生长三维硫化铜的光催化材料制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将铜网裁剪成一定大小依次放入无水乙醇，丙酮，去离子水中超声处理，并在一定浓度稀盐酸中浸泡。得到抛光铜网若干；

步骤二：将一定摩尔量的Na₂S▪9H₂O溶解于200 ml去离子水得到溶液A；

步骤三：调整三恒电泳仪，以一定的电流恒定输出，以石墨为阴极，铜网为阳极，溶液A为电解液，阳极氧化一定时间，去离子水反复冲洗阳极氧化后的铜网并氮气吹干，得到铜网附着着黑色活性物质的产物A；

步骤四：将产物A置于氩气中在一定温度下退火一定时间后得到附着硫化铜纳米片的产物B。

所述步骤二中溶剂A浓度范围为0.5～1.5 M。

所述步骤三中阳极氧化电流范围为5～25 mA，氧化时间范围为5～30 min。

步骤四中退火温度为120℃～200℃，反应2～4 h。

本发明制备所得硫化铜薄膜用于光催化降解含双氧水有机物。

本发明提供的铜片原位生长硫化铜薄膜处于钠米尺度，铜片上生长的硫化铜纳米片，垂直均匀生长与铜网底上；铜网原位生长硫化铜材料处于微米尺度，铜网上生长的硫化铜为片状结构，表面光滑，片与片之间相互交连且垂直均匀生长于铜网线上。

本发明制备设备要求低，受外界影响小，方法简单，成本低，可控性高，适用于大规模工业化生产。

附图说明

图1（a）阳极氧化装置简单示意图，（b）实施例1产物B光学照片图（c和d）铜网氧化前后扫描电镜图。

图2实施例1中硫化铜降解亚甲蓝降解液的紫外-可见吸收光谱。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步详细说明。

实施例1

（1）将325目铜网裁剪成2×3 cm依次放入无水乙醇，丙酮，去离子水中分别超声处理3min，并在一定1.0 M盐酸中浸泡5 min，得到抛光铜网若干；

（2）将1.5 M的Na₂S▪9H₂O溶解于200 ml去离子水得到溶液A；

（3）调整三恒电泳仪，以15 mA的电流恒定输出，以石墨为阴极，铜网为阳极，溶液A为电解液，阳极氧化10 min，去离子水反复冲洗阳极氧化后的铜网并氮气吹干，得到铜网附着着黑色活性物质的产物A；

（4）将产物A置于氩气中在200 ℃下，退火升温1 h至200 ℃保持2 h后得到附着硫化铜纳米片的产物B。

本发明制备所得硫化铜薄膜用于光催化降解亚甲蓝。

所述降解有机物浓度为10 mg/L，薄膜面积为4 cm²，50 mL降解液中含有5 mLH₂O₂。

实施例2

（1）将325目铜网裁剪成2×3 cm依次放入无水乙醇，丙酮，去离子水中分别超声处理3min，并在一定1.0 M盐酸中浸泡5 min，得到抛光铜网若干；

（2）将1.5 M的Na₂S▪9H₂O溶解于200 ml去离子水得到溶液A；

（3）调整三恒电泳仪，以17 mA的电流恒定输出，以石墨为阴极，铜网为阳极，溶液A为电解液，阳极氧化10 min，去离子水反复冲洗阳极氧化后的铜网并氮气吹干，得到铜网附着着黑色活性物质的产物A；

（（4）将产物A置于氩气中在200 ℃下，退火升温1 h至200 ℃保持2 h后得到附着硫化铜纳米片的产物B。

本发明制备所得硫化铜薄膜用于光催化降解亚甲蓝。

所述降解有机物浓度为10 mg/L，薄膜面积为4 cm²，50 mL降解液中含有5 mLH₂O₂。

实施例3

（1）将325目铜网裁剪成2×3 cm依次放入无水乙醇，丙酮，去离子水中分别超声处理3min，并在一定1.0 M盐酸中浸泡5 min，得到抛光铜网若干；

（2）将1.0 M的Na₂S▪9H₂O溶解于200 ml去离子水得到溶液A；

（3）调整三恒电泳仪，以20 mA的电流恒定输出，以石墨为阴极，铜网为阳极，溶液A为电解液，阳极氧化10 min，去离子水反复冲洗阳极氧化后的铜网并氮气吹干，得到铜网附着着黑色活性物质的产物A；

（4）将产物A置于氩气中在200 ℃下，退火升温1 h至200 ℃保持2 h后得到附着硫化铜纳米片的产物B。

本发明制备所得硫化铜薄膜用于光催化降解亚甲蓝。

所述降解有机物浓度为10 mg/L，薄膜面积为4 cm²，50 mL降解液中含有5 mLH₂O₂。