專利名稱：一種玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光催化技術(shù)，具體涉及一種可用于光催化反應(yīng)去除空氣或水體中污染物的玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑及其用途。
背景技術(shù)：
氧化亞銅(Cu2O)是一種典型的P型窄帶隙半導(dǎo)體功能材料(Eg = 2.0 eV左右)，可見光區(qū)吸收系數(shù)大，具有較高的可見光催化活性，且無毒性，自1998年Hara等人報道Cu2O可作為太陽光分解水的光催化劑后，其在太陽能轉(zhuǎn)化，電極材料，光催化等方面的潛在應(yīng)用更加受到人們的關(guān)注。由于粉體材料在光催化應(yīng)用中存在回收缺陷而使薄膜材料具有較大的實用價值。目前，可以采用多種方法用來制備納米Cu2O薄膜，例如溶膠凝膠法，熱氧化法，化學(xué)沉積法，電化沉積法，反應(yīng)濺射法，多元醇法等。在這些方法中，化學(xué)沉積法制備納米Cu2O薄膜具有操作簡便，裝置簡單，Cu2O附載量高，附載均勻的特點，同時化學(xué)沉積法制備Cu2O薄膜具有良好的光電性。申請?zhí)枮?01210024283.4的專利文件公布了活性炭負(fù)載氧化亞銅，申請?zhí)枮?01210322922.5的專利文件公布了碳納米管負(fù)載氧化亞銅，申請?zhí)枮?00910255768.2的專利文件公布了硅藻土負(fù)載氧化亞銅，申請?zhí)枮?01010578427.1的專利文件公布了細(xì)菌纖維素負(fù)載氧化亞銅。這些技術(shù)方案由于載體對光有顯著吸收，很大程度上降低了氧化亞銅的光催化活性。《華中師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》，第40卷第I期刊載了“化學(xué)浴沉積法制備納米氧化亞銅薄膜” 一文，該文的方法是通過改進后的化學(xué)浴沉積法在導(dǎo)電玻片上制備納米Cu2O薄膜,作為光電轉(zhuǎn)換材料。由于導(dǎo)電玻片表面覆蓋有一層摻氟的二氧化錫，而且玻片的比表面積太小，因此不適合用做光催化劑的玻璃載體。玻璃纖維的比表面積是片狀玻璃的1000-2000倍，對可見光的吸收率低，適合做可見光催化劑的載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種光催化活性強、具有實用價值的玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑及其用途。本發(fā)明玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑，其特征是氧化亞銅的負(fù)載率為2.0-5.5%，并按以下步驟制備得到:(I)將直徑為20-30微米的玻璃纖維清洗干凈，烘干備用。(2)取20份重量的、Cu2+濃度為0.5-2.0 mol/L mol/L的水溶液，加入40 42份重量的、其濃度值與上述Cu2+濃度值相同的、能將Cu2+還原為Cu+的試劑，攪拌后得無色透明溶液備用。所說Cu2+水溶液可以是硝酸銅、醋酸銅、硫酸銅等的水溶液。所說能將Cu2+還原為Cu+的試劑可以是葡萄糖、Na2S2O3、鹽酸羥胺、抗壞血酸、硼氫化鉀等的水溶液。
(3)將190 210份重量的濃度為0.5-2.0 mol/L的NaOH水溶液加熱到48 68 C保溫備用。(4)取不超過30份重量的(I)步所得玻璃纖維，放入(2)步所制備的溶液中浸泡28 32秒，隨后放入(3)步所得的NaOH溶液中浸泡28 32秒，最后放入蒸餾水中浸泡漂洗9 11秒,完成一個循環(huán)過程,循環(huán)18 40次后將玻璃纖維除去水分,于60 68 C烘干，得到負(fù)載黃色Cu2O薄膜的玻璃纖維。氧化亞銅的負(fù)載率=[沉積上的氧化亞銅質(zhì)量/ (玻璃纖維質(zhì)量+沉積上的氧化亞銅質(zhì)量)]X 100%O得到的玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑具有較高的可見光催化活性，能用于空氣或水中污染物的降解。系列試驗結(jié)果表明，直徑20-30微米的玻璃纖維，其Cu2O的負(fù)載率范圍為2.0-5.5%，該產(chǎn)品用于空氣或水中污染物的降解能較好地滿足實際使用要求。若Cu2O負(fù)載率低于2.0%，光催化活性低，催化劑耐久性差；若Cu2O負(fù)載率高于5.5%，制備過程循環(huán)次數(shù)太多，也會增加不必要的成本。本發(fā)明采用玻璃纖維作為載體，既增加了 Cu2O的分散效果，又增大了催化劑的比表面積，有利于提高對反應(yīng)物的吸附能力和改善傳質(zhì)，加之玻璃纖維對光源吸收程度低的特點，可增加Cu2O對光的吸收效率，提高光催化劑的催化活性；確定了玻璃纖維的直徑范圍和Cu2O的負(fù)載率，使催化劑真正具有了實用價值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的突出優(yōu)點是催化劑光催化活性高，Cu2O在玻璃纖維表面負(fù)載均勻、牢固，具有較高的實用價值。


:圖1為實施例2的玻璃纖維負(fù)載Cu2O掃描電鏡圖片。圖2為實施例2的催化劑光催化降解三氯乙烯的峰面積-時間關(guān)系曲線。圖3為實施例2的催化劑光催化降解甲苯峰的面積-時間關(guān)系曲線。圖4為實施例2的催化劑光催化降解亞甲基藍水溶液的吸光度-時間關(guān)系曲線。
具體實施例方式實施例1:稱取5克用洗滌劑、蒸餾水及乙醇清洗干凈、烘干的公稱直徑24微米的玻璃纖維。在裝有20克I mol/L硝酸銅水溶液的燒杯中加入40克lmol/L的葡萄糖水溶液，攪拌，得無色透明溶液。將裝有200克的lmol/L的NaOH溶液的燒杯置于50 C的恒溫水浴中恒溫。將玻璃纖維浸入上述無色透明溶液中浸泡30秒，之后取出玻璃纖維放入溫度為50 C的NaOH溶液中浸泡30秒，再取出玻璃纖維在300克蒸餾水中浸泡漂洗10秒。上述過程循環(huán)20次，在95%乙醇溶液中浸泡30秒除去水分，將玻璃纖維在65 C烘干，得到負(fù)載金黃色Cu2O薄膜的玻璃纖維。Cu2O負(fù)載率為2.85%。其余條件同上，僅變化NaOH水溶液的溫度及循環(huán)次數(shù)做了系列實驗。NaOH水溶液溫度及循環(huán)次數(shù)對Cu2O負(fù)載率的影響如表I所示。當(dāng)反應(yīng)溫度增加時，氧化亞銅沉積速度加快，負(fù)載率明顯增加，但溫度為70 C時，制備的玻璃纖維表面出現(xiàn)黑色，表明Cu2O在高溫時已被氧化為CuO。所以，NaOH水溶液溫度應(yīng)當(dāng)選擇低于70 C。表I NaOH水溶液溫度及循環(huán)次數(shù)對Cu2O負(fù)載率的影響

權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑，其特征是氧化亞銅的負(fù)載率為2.0-5.5%，并按以下步驟制備得到: (1)將直徑為20-30微米的玻璃纖維清洗干凈，烘干備用， (2)取20份重量的、Cu2+濃度為0.5-2.0 mo I/L mo I/L的水溶液，加入40 42份重量的、其濃度值與上述Cu2+濃度值相同的、能將Cu2+還原為Cu+的試劑，攪拌后得無色透明溶液備用， (3)將190 210份重量的濃度為0.5-2.0 mo I/L的NaOH水溶液加熱到48 68 C保溫備用， (4)取不超過30份重量的(I)步所得玻璃纖維，放入(2)步所制備的溶液中浸泡28 32秒，隨后放入(3)步所得的NaOH溶液中浸泡28 32秒，最后放入蒸餾水中浸泡漂洗9 11秒，完成一個循環(huán)過程，循環(huán)18 40次后將玻璃纖維除去水分,于60 68 C烘干,得到負(fù)載黃色Cu2O薄膜的玻璃纖維。
2.如權(quán)利要求1所說的玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑，其特征是: Cu2+水溶液是硝酸銅、或醋酸銅、或硫酸銅的水溶液。
3.如權(quán)利要求1所說的玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑，其特征是:所說能將Cu2+還原為Cu+的試劑是葡萄糖、或Na2S2O3、或鹽酸羥胺、或抗壞血酸、或硼氫化鉀的水溶液。
4.如權(quán)利要求1所說的玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑的用途，用于空氣或水中污染物的降解。
全文摘要
一種玻璃纖維負(fù)載氧化亞銅可見光催化劑及其用途，屬光催化技術(shù)。其氧化亞銅負(fù)載率為2.0-5.5%，并按以下步驟制備20份重量Cu2+濃度為0.5-2.0 mol/L mol/L 的水溶液，加入40~42份重量濃度與上述Cu2+濃度相同、能將Cu2+ 還原為Cu+的試劑，得透明溶液備用。將190～210份重量濃度為0.5-2.0 mol/L 的NaOH水溶液于48～68 C保溫備用。將直徑20-30微米的玻璃纖維放入所說透明溶液中28～32秒，再放入NaOH溶液中28～32秒，最后放入蒸餾水中漂洗9～11秒，完成一循環(huán)，循環(huán)18～40次后將玻璃纖維除去水分于60～68 C烘干得產(chǎn)品，用于降解空氣或水中污染物。光催化活性高，Cu2O在玻璃纖維表面負(fù)載均勻牢固，有較高實用價值。
文檔編號B01J35/06GK103191738SQ20131012133
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者張世鴻, 韓豫萍, 安寧, 王家強, 段發(fā)坤 申請人:云南大學(xué)