[发明专利]一种低温液相沉淀法氧化亚铜/还原石墨烯可见光光催化剂的制备方法

说明书

本发明采用有机酸辅助调控和低温液相沉淀法制备氧化亚铜/还原石墨烯可见光光催化剂，利用有机酸与铜离子的配位络合以及氧化石墨烯π‑阳离子作用调控氧化亚铜的结构和形貌，利用还原石墨烯高比表面积和高导电性提高光催化剂对染料的吸附性能以及光生电子和空穴的分离，实现染料的吸附富集与光催化降解的协同作用。本发明的氧化亚铜/还原石墨烯光催化剂制备方法简单易行，无需加入高分子或表面活性剂LED灯光照45min氧化亚铜/还原石墨烯光催化剂对10mg/L和50mg/L染料溶液的光催化染料降解率分别达到80～99.5%和42～62.5%，5次循环利用后光催化染料降解率为第一次光催化染料降解率的76.3～91.6%。

一、技术领域

本发明涉及一种低温液相沉淀法氧化亚铜/还原石墨烯可见光光催化剂的制备方法，本发明制备的低温液相沉淀法氧化亚铜/还原石墨烯可见光光催化剂适用于染料的可见光光催化降解，可广泛应用于染料的可见光光降解以及染料环境污染治理等领域。

二、背景技术

染料废水主要来源于染料及染料中间体生产行业和纺织，皮革，造纸，橡胶，塑料，化妆品，制药和食品等不同行业，具有组成复杂、水量和水质变化大、色度高、COD和BOD浓度高、悬浮物多、难生物降解物质多等特点，是较难处理的工业废水之一。我国染料的年产量约为十五万吨，占全球染料年产量的16.7％-18.7％，其中有10％～15％的染料在生产和使用过程中释放到环境中，这些染料多数极其稳定，进入环境水域后难以自然降解，造成受污染水域含氧量降低，阻碍光线入射，进而影响到水生生物的正常生命活动，破坏水体的生态平衡，更为严重的是染料多为有毒物质，具有致癌致畸效应，排放到环境中对人类的健康构成极大的威胁，因此印染废水长期以来都是世界上各国难以处理的工业废水，环保高效处理染料废水已成为当今社会亟待解决的重大环境问题。

目前处理染料废水的方法主要有化学、生物、物理法等。沉淀絮凝法操作简单，成本低，但产生的大量污泥增加运营成本。电解法处理废水时消耗电和金属电极量大。光催化氧化只对低浓度染料废水效果好。生物法选择性较单一、且微生物对环境敏感。吸附法操作简单，成本低、效果好，吸附剂易于回收利用。常用的吸附剂有活性炭、矿物、树脂类吸附剂等。活性炭吸附力强，去除率高，但成本高，一般只用于浓度较低的印染废水处理或深度处理。矿物包括天然沸石、膨润土等，其离子交换能力和吸附性能较好，但活性低，再生困难。而树脂类吸附剂处理效率高，可在一定条件下再生，再生后仍可保持高效，适用于染料废水的处理，但成本较高。

自从Fujishima]发现TiO2光解水作用以来,半导体光催化材料开始广泛应用在环境净化、废水处理和太阳能转化等方面。TiO2具有光催化活性高、稳定性好、价格低廉、低毒性等优点,但其带隙较大,只能吸收紫外光,无法有效利用太阳能,极大地限制了光催化应用,因此,人们一直在努力寻找具有可见光吸收能力的光催化材料。氧化亚铜是一种非常重要的P型半导体材料，禁带宽度约为2.17eV，能够被可见光激发，在太阳光的照射下能有效地产生光生载流子，能量转化率理论上可达12％。氧化亚铜晶格中的3d和4s轨道由于铜原子之间的距离而不再重叠，在体系中形成了由一个全充满的价带和一个空的导带构成的半导体能带，使其表现出现出良好的光催化活性、吸附性、电化学活性、气敏性质及其他的催化活性，但氧化亚铜光催化剂存在光催化活性不足、光稳定性不足以及电子和空穴易复合的缺点，因此如何提高该类半导体可见光催化剂的光催化活性和光稳定性成为目前研究的热点。