一种蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的制备方法，包括如下几个步骤：(1)室温条件下，在容器中加入60ml水，在搅拌条件下，加入氯化铜和磷酸二氢钾，使铜离子浓度为0.006?0.01mol/L，磷酸二氢钾浓度为0.2?0.4mol/L；(2)加入氢氧化钾，使氢氧化钾浓度为0.2?0.4mol/L，继续搅拌30min，得混合溶液；(3)将上述混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140℃水热反应24小时；(4)将步骤3)制备得到的产物进行离心洗涤，干燥，即得羟基磷酸铜催化剂。本发明的蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂，与现有技术相比，结构新颖、方法简易、重现性好，成本低廉；能够有效降解有机废水污染物，具有良好应用前景。
【专利说明】
一种蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于催化剂领域，具体涉及一种蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着化学工业的发展，环境污染日益严重。其中，工业废水中的染料废水的排放量大而难处理，一直是废水处理的主要难点。湿法氧化法是处理此类难降解染料废水的重要方法。温和条件下的非均相催化氧化，较传统芬顿试剂具有独特优势而受到重视，廉价高效催化剂开发是该处理工艺的关键。肖丰收等(F.S.Xiao et al.J Catal.2001,199: 273-281)首先发现合成的羟基磷酸铜是一种具有良好应用前景的新型催化材料，其在温和条件下的一系列绿色氧化过程中表现出优异的催化性能。例如，羟基磷酸铜在催化羟化苯、苯酚和萘酚等方面具有优越的性能，其催化活性明显优于钛硅分子筛TS-1。但由于其氧化活性过高、易于深度氧化生成焦油，限制了其应用。为了发挥该催化剂高氧化活性的特点，羟基磷酸铜还被用于对硝基苯酚废水的降解处理，并且取得了较好效果。在其制备方面，王润伟等(高等学校化学学报，2008)报道了水热条件下快速绿色合成羟基磷酸铜;最近，周翔(郑州大学学报，2010)报道了层状羟基磷酸铜的制备，发现其用于高浓度有机废水的处理，效果明显。因此，寻求简便合成方法制备形貌新颖的羟基磷酸铜，是目前研究的难点。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明的目的提供一种蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的制备方法。
[0004]技术方案:本发明所述的一种蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的制备方法，包括如下几个步骤:
[0005]I)室温条件下，在容器中加入60ml水，在搅拌条件下，加入氯化铜和磷酸二氢钾，使铜离子浓度为0.006-0.01mol/L，磷酸二氢钾浓度为0.2-0.4mol/L；
[0006]2)加入氢氧化钾，使氢氧化钾浓度为0.2-0.4mol/L，继续搅拌30min，得混合溶液；
[0007]3)将上述混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140 °C水热反应24小时；
[0008]4)将步骤3)制备得到的产物进行离心洗涤，干燥，即得羟基磷酸铜催化剂。
[0009]有益效果:
[0010]本发明的蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂，制备方法上与现有技术相比，采用了水热法制备。此方法更为简易，成本低廉，重现性好;从产品本身来说，本发明的蝴蝶状羟基磷酸铜结构新颖，在光催化方面，能够有效降解有机废水污染物，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例1制备的羟基磷酸铜催化剂的扫面电子显微镜(SEM)图。
[0012]图2为实施例1中所制备的羟基磷酸铜催化剂的X射线衍射(XRD)图。
[0013]图3为实施例1的羟基磷酸铜催化剂在降解含有罗丹明B染料水溶液的活性对比图。
【具体实施方式】
[0014]为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0015]实施例1
[0016]室温下，取6OmL的纯水，倒入烧杯中，在搅拌条件下加入0.5mmo I的氯化铜和0.25mmol磷酸二氢钾，再加入0.25mmol的氢氧化钾，充分搅拌30min，最后将混合溶液加入至IJ具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在140°C下水热24小时，离心洗涤3次，60°C烘干即可。
[0017]由图1可见，本实施例制备的羟基磷酸铜催化剂为均一蝴蝶状，半径在13—17μπι。
[0018]由图2可见，与XRD标准卡(JCPDS:83-2264)比较，实施例一制备的蝴蝶状羟基磷酸铜的物相是纯相。
[0019]将实施例1制得到的蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂和无催化剂条件下，对罗丹明B(RhB)染料废水的降解性能。
[0020]称取样品0.lg，分别加入200ml RhB水溶液和2μ1过氧化氢(30vol.% )，其中RhB浓度都10mg/L，先避光搅拌lOmin，使染料在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。然后开启氙灯光源在紫外光照射下进行光催化反应，上清液用分光光度计检测。根据Lambert-Beer定律，有机物特征吸收峰强度的变化，可以定量计算其浓度变化。当吸光物质相同、厚度相同时，可以用吸光度的变化直接表示溶液浓度的变化。因为罗丹明B在553nm处有一个特征吸收峰，所以可以利用吸光度的变化来衡量溶液中罗丹明B的浓度变化。从图上(横坐标:紫外光照射时间；纵坐标:经过紫外光照射一段时间后测量的RhB浓度值与RhB的初始浓度的比值。)可以看出光照40min后，蝴蝶状羟基磷酸铜降解RhB高达95%，而未加入蝴蝶状羟基磷酸铜只有68%。由此可见，蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂对RhB具有较高的催化活性。
[0021]图3为本实施例制备的蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂在降解含有罗丹明B染料水溶液的活性对比图，其中Co为罗丹明B的初始浓度，C为经过紫外光照射一段时间后，测量溶液中剩余的罗丹明B浓度，t为光照时间。曲线a为没有催化剂时的罗丹明B降解情况，曲线b是有催化剂时罗丹明B的光降解情况。
[0022]由图3可见，在加入蝴蝶状羟基磷酸铜后，降解活性高于没有加入蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的性能。
[0023]实施例2
[0024]室温下，取6OmL的纯水，倒入烧杯中，在搅拌条件下加入0.4mmo I的氯化铜和
0.2mmol磷酸二氢钾，再加入0.2mmol的氢氧化钾，充分搅拌30min，最后将混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在140°C下水热反应24小时，离心洗涤3次，60°C烘干即可。
[0025]实施例3
[0026]室温下，取6OmL的纯水，倒入烧杯中，在搅拌条件下加入0.Smmo I的氯化铜和
0.4mmol磷酸二氢钾，再加入0.4mmol的氢氧化钾，充分搅拌30min，最后将混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在140°C下水热24小时，离心洗涤3次，60 V烘干即可。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种蝴蝶状羟基磷酸铜催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下几个步骤: 1)室温条件下，在容器中加入60ml水，在搅拌条件下，加入氯化铜和磷酸二氢钾，使铜离子浓度为0.006-0.01mol/L，磷酸二氢钾浓度为0.2-0.4mol/L ； 2)加入氢氧化钾，使氢氧化钾浓度为0.2-0.4mol/L，继续搅拌30min，得混合溶液； 3)将上述混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140°C水热反应24小时； 4)将步骤3)制备得到的产物进行离心洗涤，干燥，即得羟基磷酸铜催化剂。
【文档编号】B01J27/18GK106076376SQ201610378725
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】滕飞, 杜茜, 赵运宣, 余东方, 庞露
【申请人】南京信息工程大学