金属/氧化亚铜复合纳米材料的制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电催化剂，具体涉及一种金属/氧化亚铜复合纳米材料的制备方法和应用，制备工艺简单，产品性能稳定，具有良好电催化性能。
【背景技术】
[0002]过氧化氢(H2O2)是一种被广泛应用于食品、制药、造纸和化工行业的化学品，也是大量氧化酶催化反应的副产物，所以精确和快速的检测H2O2在生物化学和环境科学中具有重要意义。与H2O2测定的常规技术相比，电化学生物传感无酶检测Η2Ο2具有成本低、易于制备、快速检测、高选择性、灵敏度高等许多优点。氧化亚铜作为一种重要的P型半导体材料，同时也作为一种重要的无机化工应用原料，其重要性显而易见。它具有许多新性能，纳米级的氧化亚铜由于量子尺寸效应而具有特殊的电学、光学及光电化学性质，在传感器、太阳能电池、制氧、超导体和电致变色等方面有着潜在的应用，在环境保护中纳米氧化亚铜对有机污染物有降解处理作用。
[0003]近年来，Cu2O作为电催化剂，在电化学传感器等众多电化学领域中逐渐被广泛研究;但是，Cu2O作为电催化材料也面临着一些问题，如电催化活性依然有限、比表面积小，因此许多修饰型Cu2O复合电催化材料相继产生，例如:用金属(六11)8、？0、半导体(1102，ZnO，Ag20，WO3)、红磷、氧化石墨稀等对CU20进行修饰，均能有效提高其电催化效率，特别是金属纳米材料与Cu2O复合，不仅可以有效的提高电子转移速率，还可以提供较大的比表面积，从而提高复合物的电催化性能。
[0004]Cu2O化学和物理性质稳定，制备原材料廉价易得，无毒，且以其为载体制备的Au-Ag/Cu20复合纳米材料，制备工艺简单，所得产品电催化活性好，在电化学检测双氧水领域具有重大应用前景。迄今为止，尚未发现有人用Au-Ag/Cu20复合纳米材料来检测双氧水。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单、产品性能稳定，具有良好电催化性能的金属/氧化亚铜复合纳米材料的制备方法和应用，可用来检测过氧化氢。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种金属/氧化亚铜复合纳米材料的制备方法，制备原料包括氧化亚铜、含金属阳离子A+的盐溶液，制备方法包括如下步骤:
(101)制备氧化亚铜Cu2O:取抗坏血酸和氢氧化钠溶于纯净水中，磁力搅拌至充分溶解后，缓缓加入一水醋酸铜溶液，反应至少0.5 h后，再用蒸馈水和无水乙醇洗净产物，离心，烘干，得立方体的氧化亚铜Cu2O粉末；
(102)制备金属/氧化亚铜复合纳米材料:称取步骤(101)制得的C112O粉末溶于50?150ml纯净水中，超声分散，然后加入含金属阳离子A+、浓度0.03?0.05 mo I.L—1的盐溶液，磁力搅拌至混合均匀后，在钨灯下光照还原反应，然后洗涤、离心分离、干燥后得到A/Cu20复合纳米材料。
[0007]上述的金属/氧化亚铜复合纳米材料也可以由两种金属与氧化亚铜复合，其制备方法包括如下步骤:
(201)制备氧化亚铜Cu2O:称取抗坏血酸和氢氧化钠溶于纯净水中，磁力搅拌至充分溶解后，缓缓加入一水醋酸铜溶液，反应至少0.5 h后，再用蒸馏水和无水乙醇洗净产物，离心，烘干，得立方体的氧化亚铜Cu2O粉末；
(202)制备金属/氧化亚铜复合纳米材料:称取步骤(201)制得的CU20粉末溶于50?150ml纯净水中，超声分散，然后加入含金属阳离子B+、浓度0.03?0.05 mo I.L—1的盐溶液，磁力搅拌至混合均匀后，在钨灯下光照还原反应，然后洗涤、离心分离、干燥后得到B/Cu20复合纳米材料；
(203)称取步骤(202)制得的B/Cu20复合纳米材料溶于纯净水中，超声分散，然后加入含金属阳离子C+、浓度0.03?0.05 mo I.L—1的盐溶液，磁力搅拌至混合均匀后，在钨灯下光照还原反应，反应后洗涤、离心分离、干燥后得到B-C /Cu2O复合纳米材料。
[0008]其中，当所述金属阳离子A+为Au+时，金属/氧化亚铜复合纳米材料为Au/CU20复合纳米材料，其制备方法包括如下步骤:
(101-1)制备氧化亚铜Cu2O:称取抗坏血酸和氢氧化钠溶于纯净水中，磁力搅拌至充分溶解后，缓缓加入一水醋酸铜溶液，抗坏血酸、氢氧化钠和一水醋酸铜的体积比为8:8:5，反应至少0.5 h后，再用蒸馏水和无水乙醇洗净产物，离心，烘干，得立方体的氧化亚铜Cu2O粉末；
(102-1)制备金属/氧化亚铜复合纳米材料:称取步骤(101-1)制得的CU20粉末以质量比为1: 1000溶于50?150ml纯净水中，超声分散，然后加入浓度0.03?0.05 mo I.L-1的HAucl4溶液，使Cu2O和Au+的质量比为10: 3，磁力搅拌至混合均匀后，在钨灯下光照还原反应，然后洗涤、离心分离、干燥后得到Au/Cu20复合纳米材料。
[0009]其中，当所述金属阳离子A+为Ag+时，金属/氧化亚铜复合纳米材料为Ag/Cu2O复合纳米材料，其制备方法包括如下步骤:
(101-2)制备氧化亚铜Cu2O:称取抗坏血酸和氢氧化钠溶于纯净水中，磁力搅拌至充分溶解后，缓缓加入一水醋酸铜溶液，抗坏血酸、氢氧化钠和一水醋酸铜的体积比为8:8:5，反应至少0.5 h后，再用蒸馏水和无水乙醇洗净产物，离心，烘干，得立方体的氧化亚铜Cu2O粉末；
(102-2)制备金属/氧化亚铜复合纳米材料:称取步骤(101-2)制得的CU20粉末以质量比为1: 1000溶于50?150ml纯净水中，超声分散，然后加入浓度0.03?0.05 mo I.L—M^AgNO3溶液，使Cu2O和Ag+的质量比为10: 3，磁力搅拌至混合均匀后，在钨灯下光照还原反应，然后洗涤、离心分离、干燥后得到Ag/Cu20复合纳米材料。
[00?0]其中，当所述金属/氧化亚铜复合纳米材料为Au_Ag/Cu20复合纳米材料时，其制备方法包括如下步骤:
(201-1)制备氧化亚铜Cu2O:称取抗坏血酸和氢氧化钠溶于纯净水中，磁力搅拌至充分溶解后，缓缓加入一水醋酸铜溶液，抗坏血酸、氢氧化钠和一水醋酸铜的体积比为8:8:5，反应至少0.5 h后，再用蒸馏水和无水乙醇洗净产物，离心，烘干，得立方体的氧化亚铜Cu2O粉末；
(202-1)制备金属/氧化亚铜复合纳米材料:称取步骤(201-1)制得的CU20粉末以质量比为1: 1000溶于50?150ml纯净水中，超声分散，然后加入浓度0.03?0.05 mo I.L-1的HAucl4溶液，使Cu2O和Au+的质量比为20: 3，磁力搅拌至混合均匀后，在钨灯下光照还原反应，然后洗涤、离心分离、干燥后得到Au/Cu20复合纳米材料；
(203-1)称取步骤(202-1)制得的Au/Cu20复合纳米材料溶于纯净水中，超声分散，然后加入浓度0.03?0.05 mo I.L—1的AgNO3溶液，使Cu20、Au+和Ag+的质量比为20:3: 3，磁力搅拌至混合均匀后，在钨灯下光照还原反应，反应后洗涤、离心分离、干燥后得到Au-Ag /Cu2O复合纳米材料。
[0011]其中，所述Cu20、HAuCl4和AgNO3的质量比为 10: 5.17: 4.71。所述Cu20、HAuCl4和AgNO3的体积比为100:3:3。
[0012]优选的，所述HAuCU溶液的浓度为0.03 mol.L—1，AgNO3溶液的浓度为0.05moI.L—1O
[0013]其中，光照还原反应条件为:钨灯光催化反应器功率500W，光照时间0.5?2 h;超声分散的条件为:超声机功率250 W，超声时间为0.5 ho
[0014]本发明实施例还提供一种上述的金属/氧化亚铜复合纳米材料在检测过氧化氢中的应用，所述金属/氧化亚铜复合纳米材料为Au-Ag/Cu20复合纳米