[发明专利]一种花球状多级结构的氧化亚铜光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种花球状多级结构的氧化亚铜光催化剂的制备方法。本发明首先将含铜溶液在水浴中进行高速磁力搅拌混合时加入碱液，然后向混合溶液中加入还原剂继续反应一段时间，接着经离心、洗涤、收集反应后的产物并分散于LB液体培养基中，加入菌液后移置恒温摇床内，共培养处理1～4天，最后得到了花球状多级结构的氧化亚铜。本发明方法采用不同的铜源作为前驱体，利用抗坏血酸的还原作用，将氢氧化铜沉淀还原得到氧化亚铜，通过引入细菌与氧化亚铜直接接触、蚀刻而实现对氧化亚铜沉淀形貌的调控。该材料在有机污染物光催化降解中表现出优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种花球状多级结构的氧化亚铜光催化剂的制备方法。

背景技术

氧化亚铜是一种典型的p型半导体，禁带宽度介于2～2.2eV，对可见光有较好的吸收，而且材料来源广泛、廉价易得，这使其在光/电器件、气敏材料、生物抗菌、海洋防污以及光催化等领域具有广泛的应用前景。研究表明，不同形貌的氧化亚铜材料具有不同的物理和化学性质，其中多级结构的氧化亚铜因高活性晶面和丰富晶界的存在，而往往表现出较高的催化活性。因此，合成富含限域空间的氧化亚铜成为人们研究的重点。

目前，制备各种形态结构的氧化亚铜的方法种类众多，一般分为固相合成法、液相合成法、电化学法和气相合成法；以及，采用封端剂如SDS、CTAB或PEG，通过液相还原法成功制备得到尺寸可调的单分散Cu₂O纳米立方体。专利文献CN101041456A公开了“氧化亚铜空心纳米立方体的制备方法”，以聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫磺酸钠形成的团簇为软模板、水合肼为还原剂，将铜离子还原得到氧化亚铜空心材料；专利文献CN 103466681A公开了“一种分级球状氧化亚铜空心纳米颗粒的制备方法”，拟用醋酸盐为稳定剂和水合肼为还原剂，制备得到了分级球状氧化亚铜空心纳米颗粒；专利文献CN 108910933A中公开的“一种氧化亚铜纳米材料制备方法及其析氢性能”，采用气相还原法，以乙二醇、一缩二乙二醇为还原剂，铜基材料为铜源，在一定温度的惰性气氛下成功制备了特定形貌的氧化亚铜；专利文献CN 105803500A公开了“一种花瓣状氧化亚铜的制备方法”，以TiO₂/ITO电极作为阳极，导电玻璃为阴极，醋酸铜作铜源，在紫外光照射下沉积得到花瓣状的氧化亚铜。

本发明方法采用不同的铜源作为前驱体，利用还原剂-抗坏血酸的还原作用，将氢氧化铜沉淀还原得到氧化亚铜，通过引入细菌与氧化亚铜直接接触、蚀刻而实现对氧化亚铜沉淀形貌的调控，最终得到花球状多级结构的氧化亚铜。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺流程短、操作简单、低成本的制备球状多级结构氧化亚铜的制备方法。该方法利用抗坏血酸在液相中将氢氧化铜还原得到氧化亚铜，通过引入细菌对其进行蚀刻，最终得到花球状多级结构的氧化亚铜。

本发明的意义在于提供一种高效稳定的新型光催化材料，这种光催化材料能够被可见光激发，并且有非常好的光催化降解有机物质的活性，同时制备过程简便、成本低廉。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案步骤如下：

步骤(1)：将含二价铜盐的水溶液在水浴中进行高速磁力搅拌混合时加入碱液，混合后的铜溶液中铜离子与氢氧根离子的摩尔比为1:(30～40)；

步骤(2)：向步骤(1)中混合溶液加入还原剂(优选使用抗坏血酸溶液)，继续反应60min，而后离心、洗涤、收集沉淀；

步骤(3)：将步骤(2)中沉淀重新分散于LB液体培养基中，加入菌液并置于恒温摇床内反应1～4天；温度设定为37℃，转速为200r/min；

步骤(4)：培养完成后，离心、洗涤，收集沉淀并干燥。

本发明先采用“一锅煮”法合成立方体氧化亚铜，然后将氧化亚铜分散于含有菌液的LB液体培养基中，共培养一段时间。之后，进行离心、洗涤、收集沉淀并干燥，即可得到花球状多级结构的氧化亚铜。