[发明专利]CuO中空纳米球的合成方法及CuO中空纳米球的应用

说明书

本案涉及一种两亲性磺化杯芳烃保护下CuO中空纳米球的合成方法及CuO中空纳米球在印染废水降解中的应用，配制锌氨络离子溶液，向其中加入一定量的两亲性磺化杯芳烃，继续向体系中加入二次蒸馏水，混合均匀后得蓝色澄清溶液；快速搅拌下由室温升至沸腾，保持沸腾状态并继续搅拌3h；反应完成后，自然冷却至室温，离心分离，水洗，干燥得粉末，即为CuO中空纳米球。本文采用杯芳烃SC4H作为保护剂，以氨水为络合剂，通过简单的加热回流方式合成出形貌均一的CuO纳米球，其粒子呈现空心球状结构，其形貌和尺寸较为均一，CuO纳米球具有较大的比表面积和丰富的介孔结构；能有效地催化H₂O₂氧化降解亚甲基蓝，具有较好的催化活性。

技术领域

本发明涉及CuO纳米球制备技术领域，具体涉及一种CuO中空纳米球的合成方法及CuO中空纳米球的应用。

背景技术

氧化铜是典型的P型金属半导体，间接禁带宽度相对较窄约为1.2eV，结构为底心单斜。纳米氧化铜的优良特性的应用主要表现在高温超导材料、催化剂、吸附剂、场发射器件、电池电极、光敏器件、气体传感器、磁存储设备和分析化学等方面。正是这些优秀的性质使得纳米氧化铜的研究进行的如火如荼，目前已经有非常多的方法合成了各式各样氧化铜纳米结构。但是合成方法都较为复杂，亚甲基蓝属于噻嗪类染料，可用于麻、蚕丝织物、纸张的染色及竹木的着色等，还可用于制造墨水及生物、细菌组织的染色等方面，降解较难。现有技术中一般采用双氧水来氧化亚甲基蓝，但面临着催化率低的难题。本发明提供了一种基于杯芳烃作为表面活性剂，在氨水的共同作用下通过简单的加热回流法制备CuO中空纳米球；该CuO中空纳米球配合少量双氧水即可完成对亚甲基蓝的降解。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明以四磺酸钠-四庚基-杯[4]芳烃(SC4H)为保护剂，氨水为络合剂，利用简单的加热回流法制备出了形貌、尺寸均一的CuO中空纳米球。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种两亲性磺化杯芳烃保护下CuO中空纳米球的合成方法，1)在反应瓶中，分别移取Cu(NO₃)₂与氨水，混合均匀形成锌氨络离子溶液；

2)称取一定量的两亲性磺化杯芳烃，超声分散于反应瓶中，继续向体系中加入二次蒸馏水，混合均匀后得澄清溶液；

3)快速搅拌下由室温升至沸腾，保持沸腾状态并继续搅拌3h；

4)反应完成后，自然冷却至室温，离心分离，水洗，干燥得粉末，即为CuO中空纳米球。

进一步地，所述Cu(NO₃)₂与氨水的摩尔比为1:30～1:150；优选为1:30～1:50。

进一步地，所述两亲性磺化杯芳烃的结构式为：

R＝C₃H₇、C₄H₉、C₅H₁₁、C₆H₁₃、C₇H₁₅、C₈H₁₇或C₉H₁₉。

进一步地，所述两亲性磺化杯芳烃在体系中的浓度为0.2～1mmol/L。

本发明进一步提供一种如上所述的合成方法合成的CuO中空纳米球在印染废水降解中的应用，以50.0mL初始浓度为10.0mg/L亚甲基蓝溶液模拟印染废水，加入5mg CuO中空纳米球，避光搅拌90～120min后加入0.1～2ml的H₂O₂，氙灯照射下反应时间120min，降解率达到85％以上。