[发明专利]一种简便无模板制备CuCl纳米颗粒的方法和应用

说明书

本发明公开了一种简便无模板制备CuCl纳米颗粒的方法和应用，属于光催化材料合成技术领域，包含如下制备步骤：(1)取芦荟粉加入去离子水中，搅拌并静置后，离心取上清液备用；(2)向步骤(1)制备的芦荟上清液中加入二水氯化铜，然后移至反应釜中在加热反应。本发明使用芦荟粉萃取液作为还原剂，催化二水氯化铜生成氯化亚铜，制备方法简便、绿色环保，无模版，可以在较低的反应温度(160℃、170℃、180℃)下实现对罗丹明的高效降解，180℃下的产物光催化性能最优，在15分钟内对罗丹明完全降解，降解率为99％，其催化效率比目前报道的利用氯化亚铜降解罗丹明的效果要好，适合大量生产并应用于环境治理之中。

技术领域

本发明涉及光催化材料合成技术领域，具体涉及一种简便无模板制备CuCl纳米颗粒的方法和应用。

背景技术

近年来伴随着工业的发展，有机染料被广泛运用于工业生产领域的各个方面，成为了工业废水的重大组成成分。罗丹明B(RhB)是一种应用较为广泛的有机染料，主要应用于造纸工业、有光纸、打字纸等行业，但是它的污染浓度大、色度高、可生化性差，用传统的生化和物化的方法都难以处理。有机染料的催化降解在世界范围内已经成为了一项非常重要的课题。自1972年以来，东京大学的Fujlshlma和Honda发现TiO2半导体可以催化水分解为氢和氧，这开启了半导体光催化的研究。与传统的环境处理技术相比，光催化技术有两个最突出的优点：一是光催化技术是一种低温反应技术，能完全分解水中的有机污染物，空气和土壤在室温下转化为无毒的无机物如二氧化碳和水；其次，光催化技术可以利用太阳光来激活光催化剂，鉴于世界上能源消耗的趋势，这一特点使得光催化技术的研究和应用更加显着。用半导体能够催化降解污染物的主要基于两个方面原因，其一是有机物被电子空穴对产生的自由电子氧化，这些电子空穴对是在光催化剂的表面产生的，其二是有机物先吸附在光催化剂表面，然后与激发的电子对或者羟基自由基反应。半导体光催化因其在制氢和降解污染物方面的潜力而受到广泛关注，是解决能源和环境污染的有效策略。

迄今为止，各种宽带隙半导体光催化剂的研究得到了迅速发展，如TiO₂、SnO₂和ZnO等。然而，大多材料由于宽带隙只能在紫外辐射下才能很好地发挥作用，其在可见光下催化活性表现不佳。与可见光(43％)相比，紫外线仅占太阳能的一小部分(4％)，因此宽禁带半导体不能有效地利用光能，在一定程度上限制了它的应用领域。

亚铜(Cu⁺)离子卤化物具有带隙较大、自旋轨道分裂、反磁性行为等特点，广泛用于催化剂、光电调节器和滤光器、固态电池、脱色剂、分析剂等方面。纳米级氯化亚铜(CuCl)由于比表面积较大，具有独特的光/化学性质，如高度光学非线性、特异性催化、强还原性。目前报道的许多制备氯化亚铜方法，例如，浓盐酸中用单质铜还原、单质铜和氯气高真空下反应和以氯化铜为铜源，甲醇、乙醇、异丙醇等为溶剂和还原剂，采用溶剂热法制备纳米氯化亚铜等。然而这些方法反应条件苛刻，副产物多，产率低，对环境不友好，并且未用于光催化的应用之中。

近年来不断有人发现新型光催化材料，比如朱丹丹等人发现CuCl纳米材料催化降解对硝基苯酚(4-NP)污染物和罗丹明B(RhB)有机染料有卓越的催化性能。但其制备方法相对于本项目的制备方法显得较为繁琐，所用试剂对存在着一定的毒性。并且只探究了在目标催化物浓度相对非常低的情况下，表现出一定的局限性。

另外JianjunLiu等人所制备纳米级别的CuCl/Cu复合材料也可在紫外光照下降解罗丹明(RhB)，可在6小时内降解75.2％(Investigation of CuCl/Cu Composite and ItsApplication in Photocatalysis[J].J Nanosci Nanotechno)。上述方法制备氯化亚铜各有优点，但制备过程较为繁琐，且性能探究上也受到些局限，因此还有较大的改进空间。因此，需要探索一种简便、快速、环保、高效的方法用于制备均匀可降解有色染料CuCl微纳米材料。

发明内容