本發(fā)明涉及一種催化劑制備方法，具體涉及一種啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑的簡易制備方法。

背景技術：

隨著化學工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴重。其中，工業(yè)廢水中的染料廢水的排放量大而難處理，一直是廢水處理的主要難點。濕法氧化是處理此類難降解染料廢水的重要方法。溫和條件下的非均相催化氧化,有較傳統(tǒng)芬頓試劑獨特優(yōu)勢而受到重視,廉價高效催化劑開發(fā)是該處理工藝的關鍵。肖豐收等(F.S.Xiao et al J Catal.2001,199:273-281)首先發(fā)現(xiàn)合成的羥基磷酸銅是一種具有良好應用前景的新型催化材料,在溫和條件下的一系列綠色氧化過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。例如，羥基磷酸銅在催化羥化苯、苯酚和萘酚等方面性能優(yōu)越。羥基磷酸銅的催化活性優(yōu)于著名的鈦硅分子篩TS-1。但由于氧化活性過高,易于深度氧化生成焦油,限制了其應用。為了發(fā)揮該催化劑高氧化活性的特點,羥基磷酸銅還被用于對硝基苯酚廢水的降解處理,并且取得了較好效果。王潤偉等(高等學?；瘜W學報20081331-1333)報道了水熱條件下快速綠色合成羥基磷酸銅。最近，周翔(鄭州大學2010)報道了層狀羥基磷酸銅的制備，用于高濃度有機廢水的處理效果明顯。因此尋求羥基磷酸銅簡便的合成方法和提高其催化活性成為催化研究的重點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種簡單易行，有利于大規(guī)模推廣，催化活性高的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑的制備方法。

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案是：

一種啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑，該催化劑化學式Cu₂PO₄OH，屬于正交晶系，其簡易制備方法以純水為溶劑，在攪拌條件下加入氯化銅和磷酸二氫鉀，并加入氫氧化鉀，調節(jié)pH，水熱反應后離心洗滌干燥，即可制備出啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑。

具體包括以下步驟：

1)在反應容器中加入適量水，攪拌條件下，依次加入一定量的氯化銅和磷酸二氫鉀；

2)加入一定量的氫氧化鉀，調節(jié)pH，攪拌30min；

3)將混合溶液加入到聚四氟乙烯內襯中，140℃恒溫水熱反應24小時，離心洗滌干燥。

步驟1)中，銅離子水溶液濃度0.03mol/L～0.06mol/L。

步驟1)中，每60ml水中加入磷酸二氫鉀1mmol～2.5mmol。

步驟2)中，每60ml溶液中加入氫氧化鉀1mmol～2.5mmol，調節(jié)pH范圍為9～11。

步驟3)中，在140℃下水熱24小時，離心洗滌3次，60℃烘干。

本發(fā)明制備的催化劑能夠有效降解水中污染物。

本發(fā)明的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑結構新穎，其制作方法簡易，成本低廉，重現(xiàn)性，穩(wěn)定性好，且具有高催化活性。與現(xiàn)有國內外文獻相比，方法簡易，晶體粒徑小催化性能優(yōu)越，能夠高效降解羅丹明B廢水溶液。

附圖說明

圖1：實施例一制備的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑的掃面電子顯微鏡(SEM)圖。

圖2：實施例一制備的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑的X射線衍射(XRD)圖。

圖3：測試例一制備的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑在降解含有羅丹明B染料水溶液的活性對比圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例一:

室溫下，取60mL的純水，倒入燒杯中，在攪拌條件下加入2mmol的氯化銅和1mmol磷酸二氫鉀，再加入1mmol的氫氧化鉀，充分攪拌30min，最后將混合溶液加入到聚四氟乙烯內襯中，在140℃下水熱24小時，離心洗滌3次，60℃烘干即可。

圖1為實施例一制備的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑的掃面電子顯微鏡(SEM)圖。由圖1可見本發(fā)明制備的羥基磷酸銅催化劑為均一啞鈴狀，SEM的觀察下半徑在13--17μm左右。

圖2為實施例一制備的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑的X射線衍射(XRD)圖。由圖2可以看出，與XRD標準卡(JCPDS:83-2264)比較，實施例一制備的啞鈴狀羥基磷酸銅的物相是純相。

實施例二:

室溫下，取60mL的純水，倒入燒杯中，在攪拌條件下加入3mmol的氯化銅和1.5mmol磷酸二氫鉀，再加入1.5mmol的氫氧化鉀，充分攪拌30min，最后將混合溶液加入到聚四氟乙烯內襯中，，在140℃下水熱反應24小時，離心洗滌3次，60℃烘干即可。

實施例三:

室溫下，取60mL的純水，倒入燒杯中，在攪拌條件下加入3.6mmol的氯化銅和1.8mmol磷酸二氫鉀，再加入1.8mmol的氫氧化鉀，充分攪拌30min，最后將混合溶液加入到聚四氟乙烯內襯中，在140℃下水熱24小時，離心洗滌3次，60℃烘干即可。

測試實例一：

測試過程如下：

將實施例一制得到的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑和沒有加入啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑，降解含有羅丹明B(RhB)水溶液。

稱取樣品0.1g，分別加入200ml RhB水溶液和2μl過氧化氫(30vol.％)，其中RhB濃度都10mg/L，先避光攪拌10min，使染料在催化劑表面達到吸附/脫附平衡。然后開啟氙燈光源在紫外光照射下進行光催化反應，上清液用分光光度計檢測。根據Lambert–Beer定律，有機物特征吸收峰強度的變化，可以定量計算其濃度變化。當吸光物質相同、厚度相同時，可以用吸光度的變化直接表示溶液濃度的變化。因為羅丹明B在553nm處有一個特征吸收峰，所以可以利用吸光度的變化來衡量溶液中羅丹明B的濃度變化。從圖上(橫坐標：紫外光照射時間；縱坐標：經過紫外光照射一段時間后測量的RhB濃度值與RhB的初始濃度的比值。)可以看出光照40min后，啞鈴狀羥基磷酸銅降解RhB高達95％，而未加入啞鈴狀羥基磷酸銅只有68％。由此可見，啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑對RhB具有較高的催化活性。

圖3為測試例一制備的啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑在降解含有羅丹明B染料水溶液的活性對比圖。其中C0為羅丹明B的初始濃度，C為經過紫外光照射一段時間后測量的羅丹明B濃度，t為時間。曲線a為沒有催化劑時的羅丹明B降解情況，曲線b是有催化劑時羅丹明B的光降解情況。由圖3可以看出在加入啞鈴狀羥基磷酸銅后，能高效催化降解羅丹明B染料水溶液，并且活性遠高于沒有加入啞鈴狀羥基磷酸銅催化劑的性能。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，依據本發(fā)明的技術實質，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍之內。