[发明专利]氧化亚铜内嵌石墨烯超细复合球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化亚铜内嵌石墨烯超细复合球，其超细复合球的晶粒为200‑500nm，氧化亚铜的内嵌在石墨烯的质量百分比可达到1‑25%。还公开了其制备方法包括以下步骤：步骤一：将明胶和氧化石墨烯溶于去离子水中，置于超声器超声中，以得到明胶石墨烯混合液；步骤二：将五水硫酸铜和聚乙二醇溶于去离子水中；步骤三：把步骤二得到的溶液滴加到步骤一的明胶石墨烯混合液中；步骤四：在步骤三得到的混合液中滴加葡萄糖溶液；步骤五：在步骤四得到的混合液中滴加氢氧化钠溶液，反应完全后进行离心、洗涤、干燥。本发明不但具有分布均均的优点，而且球形性优良及很高的活性，制备方法成本低、无污染。

技术领域

本发明属于纳米可见光催化材料的制备领域，具体涉及一种氧化亚铜内嵌石墨烯超细复合球的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，由于各国对环境保护的重视，使人们对光催化领域的关注和研究越来越多，采用光催化剂处理水污染问题成为当今的研究热点之一。作为一种的P型窄带隙半导体，氧化亚铜的禁带宽度较低，其带隙值为2.17ev左右，相对于一些传统的光催化材料，如ZnO和TiO₂，氧化亚铜能更加有效地利用可见光，故在可见光的光催化方面有着广泛。同时，氧化亚铜有低毒性、低成本和能够被广泛的大量制备而成为可见光下的水分解和染料污染物的降解的理想半导体。但是，由于氧化亚铜内部产生的光生电子和空穴极易复合，使得它的光催化能力还需要进一步的提升，光催化降解效率要进一步提高。通过改变实验中的反应条件和过程，人们对氧化亚铜的不同形貌进行了深入研究。L.J.Fu等在Applied SurfaceScience 256(2010)7335-7338报道了湿化学法制备了空心氧化亚铜微球；Matthew等在JAm Chem Soc 128(2006)10357报道了用电化学的方法合成了八面体形、立方块状氧化亚铜；Song Ji-Mei等在Chinese J Appl.Chem.27(2010)1328-1333报道了用室温液相还原法和低温水热法制备了立方状和球状氧化亚铜，研究结果表明球状氧化亚铜有更高的催化活性。

石墨烯是一种碳原子构成的二维纳米材料，具有超强的导电能力、高的电子迁移率和极高的表面积，及在理想情况下可认为是零带隙材料，使石墨烯与半导体复合用于光催化方面进行了大量的研究。这些半导体材料主要包括二氧化钛、氧化锡、氧化锌等金属氧化物。石墨烯由于具有较高的吸附能力和电子传导率，故能显著提高半导体的光催化性能。因此判断石墨烯跟氧化亚铜的复合能提高氧化亚铜的光催化效率，特别是具有球形的氧化亚铜的复合，会显著提高对有机染料污染物的降解速率。

目前，已有一些研究对于这种复合材料的合成的报道，但报道的复合产物主要是形貌不理想，石墨负载的Cu₂O多以八面体、不规则球形、立方体及多孔结构出现；另一方面则是制备方法的复杂繁琐，高温的水热反应，尤其是有些使用的还原剂是有毒的，对环境是非友好。因此，迫切需要发展一种简单、低成本、环境友好型的制备方法，且能得到形貌优良、分布均匀且性能提升的光催化复合材料的，本案由此产生。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种氧化亚铜内嵌石墨烯超细复合球，其不但具有分布均均的优点，而且球形性优良及很高的活性。

本发明目的之二在于提供一种氧化亚铜内嵌石墨烯超细复合球的制备方法，制备成本低、无污染，符合绿色环保的目的。

本发明目的之三在于提供一种氧化亚铜内嵌石墨烯超细复合球的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

氧化亚铜内嵌石墨烯超细复合球的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将明胶和氧化石墨烯溶于去离子水中，置于超声器中进行超声处理，以得到分散均匀的明胶石墨烯混合液；

步骤二：将五水硫酸铜和聚乙二醇溶于去离子水中，在室温下搅拌；

步骤三：在加热的状态下，把步骤二得到的溶液滴加到步骤一的明胶石墨烯混合液中，并不断搅拌；