[发明专利]Au@Cu2O复合空心微米粒子、制备方法及应用

说明书

本发明涉及Au@Cu₂O复合空心微米粒子、制备方法及应用，所述方法包括如下步骤：步骤(1)，制备空心Cu壳；以及步骤(2)，添加氯金酸溶液，得到Au@Cu₂O复合空心微米粒子。本发明的Au@Cu₂O复合空心微米粒子具有更强的吸附能力和更多的活性位点。

技术领域

本发明属于空心粒子材料技术领域，具体涉及Au@Cu₂O复合空心微米粒子、制备方法及应用。

背景技术

近年来，采用光催化降解水中有机污染物已成为水处理的重要研究方法，半导体光催化剂作为其中的关键问题成为广大科研工作者研究的重点。常用的半导体光催化剂有二氧化钛(TiO₂)、氧化亚铜(Cu₂O)、溴化银(AgBr)等，然而为了实际应用的考虑，要求半导体光催化剂的禁带宽度不能太大，毒性较低。氧化亚铜(Cu₂O)作为一种无毒的、非化学计量的窄禁带半导体(禁带宽度～2.2eV)，由于其能够很好的吸收可见光，已经成为光催化降解有机污染物的重要材料。

对于纯相半导体光催化剂，在光催化降解有机物过程中光生电子和空穴的复合几率很大，严重制约了其光催化降解效率。研究发现当在半导体负载上金属制备出的双组分金属-半导体异质结材料会大大提高体系的光催化效率。因为半导体光催化剂表面的金属纳米颗粒在光催化过程中起到俘获电子和快速传递电荷的作用，抑制了光生电子和空穴的复合效率，所以显著提高了异质结的光催化降解能力。然而，目前文献报道的金属-半导体异质结的复合微粒，如Au@PbS、Au@ZnS、Au@CdS、Au@Ag₂S、Au@Cu₂O、Ag@ZnO、Au@ZnO等，这些材料大都是在实心颗粒上进行负载，这种结构只有表面可以提供光催化反应的活性位点，大大制约了光催化性能的进一步提高和利用。本发明的发明人在“Copper-templatedsynthesis of gold microcages for sensitive surface-enhanced Raman scatteringactivity”中提出了用Cu置换制备Au，但是当时并没有制备出氧化亚铜-Au异质结构，也没有意识到金属-半导体异质结的复合微粒的空心微粒的技术方案。“Nanoparticle-aggregated hollow copper microcages and their surface-enhanced Ramanscattering activity”是关于氧化亚铜模板应用合成多孔Cu的，仍属于前述现有技术的普通多孔铜的制备技术或模板的制备方法。

空心结构具有更强的吸附能力和更多的活性位点，所以提出一种全新的复合的空心微米粒子及其制备方法和应用具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明旨在提供Au@Cu₂O复合空心微米粒子的制备方法，通过该方法获得的具有空心结构的复合微米粒子不仅具有更多的活性位点，而且具有极大的表面吸附性能。

本发明的一个方面提出了Au@Cu₂O复合空心微米粒子的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)，制备空心Cu壳；

以及，步骤(2)，添加氯金酸溶液，得到Au@Cu₂O复合空心微米粒子。

进一步的，在步骤(1)中，制备空心Cu壳包括：

步骤(1-1)，在一定浓度的铜盐溶液中加入碱性溶液，再加入还原剂，得到氢氧化铜，所述氢氧化铜被还原剂还原，将Cu²⁺还原为Cu⁺，得到氧化亚铜；

步骤(1-2)，步骤(1)得到的氧化亚铜放入乙二醇溶液中，先后加入所述碱性溶液和上述还原剂，所述氧化亚铜被还原剂还原，将Cu⁺还原为Cu⁰，得到空心Cu壳。