一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂及其制备方法 (Visible light response type nano composite particle catalyst and preparation method thereof ) 是由 余晓皎 刘宗斌 杨朦 郭碧琦 赵晨 张健 钮金芬 赵洁 余中 姚秉华 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂及其制备方法,向Cu-2O微粒中加入蒸馏水和SnCl-2后超声,抽滤,干燥,其中Cu-2O微粒和SnCl-2的质量比为1～5：1。本发明催化剂,制备方法简单,成本低,可以更好地利用太阳光,具有较好的稳定性,其光生电子-空穴复合几率低,光催化活性高。(The invention discloses a visible light response type nano composite particle catalyst and a preparation method thereof, and aims to provide a Cu-based composite particle catalyst 2 Adding distilled water and SnCl into O particles 2 Post-ultrasonic treatment, suction filtration and drying, wherein Cu 2 Fine particles of O and SnCl 2 The mass ratio of (A) to (B) is 1-5: 1. the catalyst has the advantages of simple preparation method, low cost, better utilization of sunlight, better stability, low probability of photo-induced electron-hole recombination and high photocatalytic activity.)
技术领域
本发明属于环境污染处理技术及纳米材料制备领域，具体地说，涉及一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，越来越多的环境问题涌现，其中由于水资源的稀缺，水污染成为其中首要问题。但是常规的水处理方法具有一定的局限性，而光催化氧化技术能够克服能耗高、二次污染等缺点，因此被广泛研究。而宽禁带半导体光催化剂，对紫外光依赖性强，对可见光吸收利用效率低。因此，氧化亚铜由于可以利用较多的可见光、价格低廉、制备简单等优点，作为现阶段最具有优势的光催化剂被深入研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂，该催化剂可以更好地利用太阳光，并且稳定好。
本发明的另一个目的是提供一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂的制备方法。
本发明公开的第一个技术方案是，一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂，向Cu2O微粒中加入蒸馏水和SnCl2后超声，抽滤，干燥得到。
本发明的技术方案，还具有以下技术特征：
进一步地，Cu2O微粒和SnCl2的质量比为1～5：1。
本发明公开的第二个技术方案是，一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂的制备方法，向Cu2O微粒中加入蒸馏水和SnCl2后超声，抽滤，洗涤干燥，得到可见光响应型纳米复合微粒催化剂。
本发明的技术方案，还具有以下技术特征：
进一步地，Cu2O微粒和SnCl2的质量比为1～5：1。
进一步地，超声时间为4～8min。
进一步地，Cu2O微粒的制备方法如下：将Cu(CH3COO)2溶液、NaOH溶液和C6H12O6溶液混合均匀，然后倒入反应釜中，在鼓风干燥箱进行反应，再冷却并抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒。
进一步地，Cu(CH3COO)2溶液、NaOH溶液和C6H12O6溶液的摩尔比为4：16：1。
进一步地，Cu(CH3COO)2溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，NaOH溶液浓度为1.0～1.4mol/L，C6H12O6溶液浓度为0.1～0.3mol/L。
进一步地，鼓风干燥箱反应的温度为120℃～150℃，反应时间为6h～10h。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
本发明可见光响应型纳米复合微粒催化剂，制备方法简单，成本低，可以更好地利用太阳光，具有较好的稳定性，其光生电子-空穴复合几率低，光催化活性高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例1-4制备得到的催化剂的XRD图谱；
图2是本发明实施例4制备得到的催化剂的EDS分析图；
图3是本发明实施例1-4制备得到的催化剂对诺氟沙星降解率曲线图；
图4是本发明实施例1-4制备得到的催化剂对左氧氟沙星降解率曲线图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种可见光响应型纳米复合微粒催化剂，向Cu2O微粒中加入蒸馏水和SnCl2后超声，抽滤，干燥得到。其中Cu2O微粒和SnCl2的质量比为1～5：1。
具体的制备方法如下：
步骤1，将Cu(CH3COO)2溶液、NaOH溶液和C6H12O6溶液混合均匀，然后倒入反应釜中，在鼓风干燥箱进行反应，温度为120℃～150℃，反应时间为6h～10h，再冷却并抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒；
其中Cu(CH3COO)2溶液、NaOH溶液和C6H12O6溶液的摩尔比为4：16：1；
其中Cu(CH3COO)2溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，NaOH溶液浓度为1.0～1.4mol/L，C6H12O6溶液浓度为0.1～0.3mol/L；
步骤2，向Cu2O微粒中加入蒸馏水和SnCl2后超声4～8min，抽滤，洗涤干燥，得到可见光响应型纳米复合微粒催化剂。其中Cu2O微粒和SnCl2的质量比为1～5：1。
本发明可见光响应型纳米复合微粒催化剂，制备方法简单，成本低；通过UV-Vis测试发现样品的吸收边界由580nm增大到600nm，吸收边界的红移使其可以利用更多的可见光，从而更好地利用太阳光；所制备样品具有较好的稳定性，并通过光电流测试表明复合微粒光电流响应强度提高了1.2倍，说明光生电子-空穴复合几率降低，具有较高的光催化活性。
实施例1
分别准备0.3mol/L Cu(CH3COO)2溶液、0.2mol/L C6H12O6溶液和1.0mol/L NaOH溶液，依次取11mL Cu(CH3COO)2、4mL C6H12O6和13mL NaOH溶液于烧杯中，搅拌均匀倒入反应釜内，置于鼓风干燥箱中于150℃反应8h，然后冷却并抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒；
然后取100mg上述所制的Cu2O微粒，加入适量蒸馏水、20mg SnCl2并超声5min，抽滤、干燥，得到Sn-Cu2O复合微粒，即可见光响应型纳米复合微粒催化剂。获得的样品记为A。
参见图1，所制备的Sn-Cu2OXRD图谱表明样品纯净，并且无其他杂峰，说明Sn-Cu2O样品制备成功。
实施例2
向烧杯中依次加入24mL 0.2mol/L Cu(CH3COO)2溶液、16mL 1.2mol/L NaOH溶液和4mL 0.3mol/L C6H12O6溶液，搅拌均匀倒入反应釜内，置于鼓风干燥箱中于150℃反应8h后冷却、抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒；
然后取100mg上述所制的Cu2O微粒，加入适量蒸馏水、30mg SnCl2并超声5min，抽滤、干燥，得到Sn-Cu2O复合微粒，即可见光响应型纳米复合微粒催化剂。所得样品记为B。
参见图1，所制备的Sn-Cu2O复合微粒的XRD图谱表明样品纯净，并且无其他杂峰，说明Sn-Cu2O样品制备成功。
实施例3
向烧杯中加入16mL 0.1mol/L Cu(CH3COO)2溶液、5mL 1.2mol/L NaOH溶液和4mL0.1mol/L C6H12O6溶液，搅拌均匀倒入反应釜内，置于鼓风干燥箱中于150℃反应8h后冷却、抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒。
然后取100mg上述所制的Cu2O微粒，加入适量蒸馏水、40mg SnCl2并超声5min，抽滤、干燥，得到Sn-Cu2O复合微粒，即可见光响应型纳米复合微粒催化剂。所得样品记为C。
参见图1，所制备的Sn-Cu2O复合微粒的XRD图谱表明样品纯净，并且无其他杂峰，说明Sn-Cu2O样品制备成功。
实施例4
向烧杯中加入12mL 0.2mol/L Cu(CH3COO)2溶液、4mL 1.0mol/L NaOH溶液和4mL0.2mol/L C6H12O6溶液，搅拌均匀倒入反应釜内，置于鼓风干燥箱中于150℃反应8h后冷却、抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒；
然后取100mg上述所制的Cu2O微粒，加入适量蒸馏水、35mg SnCl2并超声5min，抽滤、干燥，得到Sn-Cu2O复合微粒，即可见光响应型纳米复合微粒催化剂。所得样品记为G。
参见图2，所制备的Sn-Cu2O复合微粒的EDS图表明所制备样品中确实存在Sn元素，说明本发明方法可使Cu2O改性，成功制备出Sn-Cu2O复合微粒。
为了测试本发明实施例所制备的Sn-Cu2O复合光催化剂对抗生素废水的处理效果，分别以诺氟沙星(NOR)和左氧氟沙星(LEV)为模拟污染物，测试其光催化效果。
结果如图3、图4所示。图3中，样品A、B、C和G对NOR的降解率可达到65％-80％；图4中，样品对LEV的降解率为60％-70％。说明本发明催化剂具有较高的光催化活性。
实施例5
分别准备0.3mol/L Cu(CH3COO)2溶液、0.2mol/L C6H12O6溶液和1.0mol/L NaOH溶液，依次取11mL Cu(CH3COO)2、4mL C6H12O6和13mL NaOH溶液于烧杯中，搅拌均匀倒入反应釜内，置于鼓风干燥箱中于120℃反应10h，然后冷却并抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒；
然后取100mg上述所制的Cu2O微粒，加入适量蒸馏水、100mg SnCl2并超声8min，抽滤、干燥，得到Sn-Cu2O复合微粒，即可见光响应型纳米复合微粒催化剂。
实施例6
向烧杯中依次加入24mL 0.2mol/L Cu(CH3COO)2溶液、16mL 1.2mol/L NaOH溶液和4mL 0.3mol/L C6H12O6溶液，搅拌均匀倒入反应釜内，置于鼓风干燥箱中于130℃反应7h后冷却、抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒；
然后取100mg上述所制的Cu2O微粒，加入适量蒸馏水、50mg SnCl2并超声4min，抽滤、干燥，得到Sn-Cu2O复合微粒，即可见光响应型纳米复合微粒催化剂。
实施例7
向烧杯中加入16mL 0.1mol/L Cu(CH3COO)2溶液、5mL 1.2mol/L NaOH溶液和4mL0.1mol/L C6H12O6溶液，搅拌均匀倒入反应釜内，置于鼓风干燥箱中于140℃反应6h后冷却、抽滤、洗涤、干燥，得到Cu2O微粒。
然后取100mg上述所制的Cu2O微粒，加入适量蒸馏水、25mg SnCl2并超声6min，抽滤、干燥，得到Sn-Cu2O复合微粒，即可见光响应型纳米复合微粒催化剂。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。