光催化降解3h时溶液中甲基橙浓度降至27.8mg/Lo降解苯酚实验测得，本实施例所制备的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈光催化剂降解苯酚的反应速率常数为0.200h \是纯氧化亚铜光催化活性的2.33倍。
[0044]实施例3
[0045]称取0.20g的聚丙烯腈固体溶于10.0mL 二甲基亚砜中，密闭搅拌至完全溶解。另称取3.36g的三水合硝酸铜溶于20.0mL的二甲基亚砜中。将所得硝酸铜溶液和聚丙烯腈溶液在搅拌下混合均匀，得到同时含有硝酸铜和聚丙烯腈的二甲基亚砜混合溶液。称取1.41g的氢氧化钠固体溶于10mL蒸馏水中配成氢氧化钠溶液，将上述二甲基亚砜混合溶液在搅拌下滴加到该氢氧化钠溶液中，滴加时间为60min。滴加完毕后再持续搅拌60min，得到纳米氢氧化铜/聚丙烯腈悬浮液。然后再将1.Slg的抗坏血酸溶于50mL蒸馏水中所得抗坏血酸溶液，在搅拌下滴加入上述纳米氢氧化铜/聚丙烯腈悬浮液中，滴加时间为60min，滴加完毕后持续搅拌60min。然后在室温下静置后过滤，水洗3次，60°C烘干，得到纳米氧化亚铜/聚丙烯腈微粒。再将所得纳米氧化亚铜/聚丙烯腈微粒置于管式炉中，在氮气气氛下240°C热处理1.5h，得到铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂。图5曲线(d)为本实施例所制备铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂对甲基橙(MO)吸附及光催化降解时浓度随时间变化情况，可以看出，本实施例所制备的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈光催化剂吸附达平衡(6h)时可使溶液中甲基橙浓度由250mg/L降至130.0mg/L，光催化降解3h时溶液中甲基橙浓度降至2.97mg/L0降解苯酚实验测得，本实施例所制备的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈光催化剂降解苯酚的反应速率常数为0.214h \是纯氧化亚铜光催化活性的2.49倍。
[0046]实施例4
[0047]取实施例1中的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂在300W碘钨灯照射下光照降解20mg/L苯酚7h后，将催化剂经离心分离，水洗，干燥回收后，再次作为催化剂用来降解20mg/L苯酚，通过这样循环实验考察其光催化稳定性。图6为铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂7次循环降解苯酚的实验结果，对比Cl?C7所示7次降解苯酚的浓度变化可以看出，经7次循环使用后该光催化剂仍保持良好的光催化活性，表明所制备的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂具有良好的光催化稳定性。
【主权项】
1.一种铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤: 将完全溶解好的聚丙烯腈和硝酸铜的二甲基亚砜混合溶液缓慢滴入稀氢氧化钠水溶液中，在硝酸铜与氢氧化钠发生离子交换反应生成氢氧化铜的同时聚丙烯腈分子链遇水蜷缩析出，通过控制二甲基亚砜与水的体积比控制复合微球的大小及溶胀程度，然后再加入抗坏血酸水溶液，将氢氧化铜原位还原为氧化亚铜，得到纳米氧化亚铜/聚丙烯腈复合微球，然后经氮气气氛下热处理，在聚丙烯腈发生环化、脱氢反应形成共轭结构的同时使少量氧化亚铜还原为单质铜，得到铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂。2.如权利要求1所述的一种铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于包括下述具体步骤: a.将硝酸铜及聚丙烯腈分别溶解于二甲基亚砜中，待溶解完全后再将硝酸铜溶液和聚丙烯腈溶液在搅拌下混合均匀，配成硝酸铜浓度为52.0g/L?209.0g/L、聚丙烯腈浓度为.6.0g/L?8.0g/L的二甲基亚砜混合溶液；将氢氧化钠固体溶于蒸馏水中配成氢氧化钠浓度为9.7g/L?25.0g/L的水溶液；将抗坏血酸溶于蒸馏水中，配成抗坏血酸浓度为20.0g/L?55.0g/L的水溶液； b.取步骤a所述二甲基亚砜混合溶液25.0mL?30.0mL,在搅拌下滴加到10mL的步骤a所述氢氧化钠溶液中，控制滴加时间为30min?50min，滴加完毕后持续搅拌30min?.60min，得到纳米氢氧化铜/聚丙稀腈悬浮液； c.将步骤a所述抗坏血酸水溶液50mL滴加入步骤b所述纳米氢氧化铜/聚丙烯腈悬浮液中，控制滴加时间为20min?40min，滴加完毕后再持续搅拌30min?60min，然后静置，过滤，水洗2?4次，再于60°C?70°C烘干，得到纳米氧化亚铜/聚丙烯腈微粒； d.将步骤c所述纳米氧化亚铜/聚丙烯腈微粒置于管式炉中，在氮气气氛下于.210°C?290°C下热处理0.5h?3h，得到铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂。3.如权利要求1所述的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤a中所述硝酸铜与聚丙烯腈的质量比为10:1?20:1。4.如权利要求1所述的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤b中所述硝酸铜与氢氧化钠的摩尔比为1:2?1:2.7。5.如权利要求1所述的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤c中抗坏血酸与氢氧化铜的摩尔比为1:1.2?1:1.6。6.如权利要求1所述的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述二甲基亚砜混合溶液体积与水溶液(即氢氧化钠水溶液和抗坏血酸水溶液总体积和)的体积比为1:5?1:6。7.如权利要求1所述的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤d中热处理温度为230°C?260°C，热处理时间为Ih?2h。8.如权利要求1所述的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化亚铜与环化聚丙烯腈的质量比为3:1?7:1。9.如权利要求1所述的铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，其特征在于，它包括以下具体步骤: a.取三水合硝酸铜固体2.0lg?6.71g置于20.0mL 二甲基亚砜中完全溶解，另取.0.20g聚丙烯腈溶于5.0mL?10.0mL 二甲基亚砜中，然后将所得硝酸铜溶液和聚丙烯腈溶液在搅拌下混合均匀，得到同时含有硝酸铜和聚丙烯腈的二甲基亚砜混合溶液； b.取氢氧化钠固体0.97g?2.50g溶于10mL蒸馈水中配成氢氧化钠溶液，将步骤a所述二甲基亚砜混合溶液滴加到上述氢氧化钠溶液中，控制滴加时间为30min?40min，滴加完毕后持续搅拌30min?60min，得到纳米氢氧化铜/聚丙稀腈悬浮液； c.取1.03g?2.71g抗坏血酸溶于50mL蒸馈水中配成抗坏血酸水溶液，然后将该抗坏血酸溶液滴加入步骤b所述纳米氢氧化铜/聚丙烯腈悬浮液中，控制滴加时间为30min?.40min，滴加完毕后再持续搅拌30min?60min，然后静置，过滤，水洗2?4次，再于60V?.70°C烘干，得到纳米氧化亚铜/聚丙烯腈微粒； d.将步骤c所述纳米氧化亚铜/聚丙烯腈微粒置于管式炉中，在氮气气氛下于.210°C?290°C下热处理0.5h?3.0h，得到铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂。
【专利摘要】本发明公开了一种铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂的制备方法，属于环境净化光催化剂新材料技术领域。它以聚丙烯腈、硝酸铜及氢氧化钠为原料，通过溶剂转换、原位离子交换反应同步进行制备出纳米氢氧化铜/聚丙烯腈复合物，然后采用抗坏血酸将氢氧化铜原位还原为氧化亚铜，再经氮气氛下热处理，在聚丙烯腈发生环化及脱氢形成共轭结构的同时使少量氧化亚铜还原为单质铜，得到铜/氧化亚铜/环化聚丙烯腈可见光催化剂。本发明原料来源广，成本低，制备方法简单，适于规模化生产，环化聚丙烯腈既可提高光生电子空穴的分离效率及可见光区的吸收，又对铜/氧化亚铜起到保护、减少光腐蚀作用，所得催化剂吸附及光催化效果显著。
【IPC分类】B01J31/28
【公开号】CN105126917
【申请号】CN201510555370
【发明人】罗青枝, 张韶蕾, 王德松, 殷蓉, 李雪艳, 安静
【申请人】河北科技大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月2日