/CuO及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光催化材料技術領域，特別涉及一種高效光芬頓催化劑Ag3P04/Cu0及其制備方法。
【背景技術】
[0002]進入21世紀，人類面臨一系列危機:人口膨脹和資源過度消耗，大氣、水質的污染、有毒廢物的排放、溫室氣體導致的全球氣候變暖以及生物物種的大量消失等，全球環境已經面臨著海洋、淡水、濕地、生物多樣性和能源五大挑戰。可持續發展觀揭示，人口、資源與環境密切相關，資源綜合利用與環境保護相互聯系，構成一個有機整體。環境保護是資源開發、經濟發展進程中的重要內容。為了實現經濟社會的可持續發展，控制水質工作成為環境保護工作的一個重要組成部分。如何采用有效手段降解水中的有機物是一個值得探討的話題。
[0003]自2010年，葉金花課題組發現一種具有量子產率高、可見光催化性能好、無二次污染的新型可見光催化劑Ag3PO4,研究發現這種間接半導體遠遠高于前人所報道的半導體催化性能，可以快速完全降解有機污染物，但是其在水中部分溶解，比表面積低，價格昂貴，不但光照不穩定，而且電子-空穴極易復合，大大限制了自身的光催化性能，于是，科研工作者們圍繞這些問題，通過各種方法，引入新的半導體，成功合成了各種Ag3PO4復合材料，如 Ag3P04/Ag1、Ag3P04/Ag2S、Ag3PO4/1n (OH) 3、Ag3P04/G0、Ag3P04/g_C3N4、Ag3P04/MoS2、Ag3PO4/WS2、等等，多達幾十種，這雖然在很大程度上改善了純Ag3PO4的各種弱點，但是這些思路都比較單一、難以拓展。
[0004]自1894年，法國科學家H.J.H.Fenton發現在酸性水溶液中以及H2O2共存的條件下，Fe2+可以有效的將酒石酸氧化，從而發明了 Fenton試劑，為分析還原性有機物和有機物的選擇性氧化提供了一種新的方法，1964年Eisenhouser首次使用Fenton試劑處理苯酸及烷基苯廢水，開創了 Fenton試劑在環境污染物處理中應用的先例。如今，人們不斷研究Fenton 試劑并開拓 Fenton 體系，如 FeOCl、Ce02、Fe3Ozp Cu2 (OH) P04、Ce02/Fe304、CuO/Cu2O,高效且大量降解有機物，為解決環境污染問題另辟蹊徑。Fenton試劑作為一種強氧化劑用于去除有機工業廢水中的難降解有機污染物具有明顯優點，是一種很有應用潛力的廢水處理技術。具有反應啟動快，反應條件溫和；設備簡單，能耗少，節約遠行費用；Fenton試劑氧化性強，反應過程中污染物徹底無害化，氧化劑H2O2反應后自行分解，不留殘余，同時也是良好的絮凝劑；運行過程穩定可靠，操作簡便。
[0005]CuO作為一種半導體材料被科研者們廣泛研究，已經被人們報道的應用中包括氣體傳感器、超導材料、光開關、鋰離子電極、場發射發射器等等，但是一直很有前景卻被人們忽視的是其在環境污染上用于降解有機污染物的高效的芬頓催化性能，研究表明，CuO具有較高的擬Fenton催化活性。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供高效且穩定性較好的高效光芬頓催化劑Ag3P04/Cu0及其制備方法。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
[0008]提供一種Ag3P04/Cu0復合光芬頓催化劑，其特征在于:其由具有多面體結構的Ag3POjP其表面負載的CuO納米球狀粒子組成。
[0009]按上述方案，CuO納米球狀粒子的粒徑為20-30nm，Ag3POj^粒徑為100_200nm。
[0010]按上述方案，CuO與Ag3POj^摩爾比1:1?3:1。
[0011]提供一種上述Ag3P04/Cu0復合光芬頓催化劑的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0012](I)CuO的制備:以Cu (Ac)#前驅體，在PVP添加劑的存在下水熱反應制備CuO ；
[0013](2) Ag3P04/Cu0的制備:在室溫下，在步驟⑴所得CuO中加入AgNO3水溶液攪拌，之后逐滴加入過量的由Na2HPOjP NaH 2P04組成的pH為7的緩沖溶液，攪拌反應，在CuO上原位生成Ag3PO4,獲得Ag3P04/Cu0復合材料。
[0014]按上述方案，所述的水熱反應溫度為195-205°C，水熱反應時間為0.9-1.lh。
[0015]按上述方案，所述水熱反應體系中Cu(Ac)J^濃度為0.lmol/Lo
[0016]按上述方案，每毫摩爾Cu (Ac)2K使用的PVP的含量為0.0415-0.0443g。
[0017]按上述方案，所述水熱反應后將得到的產物洗滌、干燥，即得CuO。
[0018]按上述方案，步驟(2)中的反應時間為4_6h。
[0019]按上述方案，步驟(2)反應完成后進行洗滌、干燥后處理。
[0020]本發明的有益效果:
[0021]該催化劑既能提高純CuO的芬頓催化性能，又能解決單一光催化劑Ag3PO4的穩定性和循環性差的缺陷，用于有機污染物降解具有催化性能高、結構穩定、循環性高、降解的產物無污染等優點。這種新型的擬芬頓/光催化劑在有機污染物氧化降解、水分解制氫等領域有著潛在的應用前景。催化劑制備實驗條件溫和，簡單方便、易于操作。
【附圖說明】
[0022]圖1為不同比例Ag3P04/Cu0催化劑的XRD圖，a、b、c分別為不同比例的Ag3PO4/CuO，分別為 1:1、1:2、1:3 ；
[0023]圖2為純CuO、不同比例Cu0/Ag3P0j^ FESEM圖，a為純CuO，b、c、d分別是摩爾比例為 1:1、2:1、3:1 的 FESEM 圖；
[0024]圖3 為 Cu。、Ag3PO4' Ag3P04/Cu0 的性能實驗圖，a、b、c 分別為 CuO、Ag3PO4' Ag3PO4/CuO的性能實驗圖，其中H2O2的用量為200 μ L ;
[0025]圖4為性能最佳的Ag3P04/Cu0加入不同H2O2的性能實驗圖；
[0026]圖5為性能最佳的Ag3P04/Cu0的樣品的循環穩定性實驗；
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細的描述
[0028]實施例1
[0029](I) CuO芬頓催化劑的制備方法(水熱法):0.1M、35mL Cu (Ac) 2溶液作為前驅體，逐滴加入150mg、35mL PVP, 200°C水熱lh，將得到的產物洗滌、干燥后，即得CuO擬芬頓催化劑；
[0030](2)Ag3P04/Cu0的制備方法(原位生成法):在室溫下，取步驟⑴所得CuO0.000835mol，逐滴加入 0.0167M，50mL AgN<VJU§液攪拌 30min 后，逐滴加入 50mLNa2HP04、NaH2PO4緩沖溶液(Na 2冊04和 NaH 孑04各 0.000835mol，pH = 7)攪拌 5h 后，洗滌、干燥，所得的產物即為CuO與Ag3PO4的摩爾比為3:1的Ag 3P04/Cu0復合材料。
[0031 ] 參考上述方法，制備CuO與Ag3PO4的摩爾比為2:1和1:1的Ag 3P04/Cu0復合材料。
[0032]催化劑的微觀結構表征:通過X射線粉末衍射(XRD)實驗表征催化劑的晶相，通過FESEM，對催化劑的形貌進行表征，包括純CuO、純Ag3POjP Ag 3P04/Cu0。擬芬頓/