本发明专利技术公开了用于去除水体中Cr的可见光活性的TiO2/Cu2S复合光催化剂的制备方法。该方法用四氯化钛为钛源，硫化亚铜为复合改性剂，采用超声辅助溶剂热法获得了具有高可见光活性的TiO2/Cu2S复合光催化剂。实验过程采用了切实有效的反包覆耦合的方法，并辅助以超声剥离手段，不仅保证了复合催化剂的结构稳定性，同时使得复合催化剂对Cr(VI)具有较高的光催化活性。所获得TiO2/Cu2S复合光催化剂可将水体重金属Cr(VI)还原为Cr(III)，Cr(III)进而转化为不溶性的Cr(OH)3附着于催化剂表面，达到彻底净化水体的目的，这对于工业水体中类似重金属污染物的去除具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可见光活性纳米复合材料的制备领域，具体涉及了用于去除水体中Cr的可见光活性的Ti02/CU2。
技术介绍
水污染问题日益严重，水环境问题越来越受到关注与重视。工业废水中的重金属是主要水体污染物之一，其中Cr(VI)具有极高的毒性和致癌性，如何有效地把Cr(VI)转化为Cr(III)成为了治理Cr(VI)污染的重要手段。传统的治理方法有一定的局限性，半导体光催化技术作为一种新方法在处理水体污染物方面受到广泛关注。其中，纳米T12具有良好的光催化性能、高稳定性、抗腐蚀性、无毒性、低成本等优点，在废水处理、空气净化、抗菌消毒等治理环境方面都表现出其出色的性能，因而被认为是最有前景的绿色光催化剂之一。但由于T12自身存在一些缺陷如可见光活性较差，光生电子/空穴复合几率高等，严重限制了其实际的应用。 硫化亚铜(Cu2S)作为一种有效的光敏化剂近年逐步受到重视和研究。块体硫化亚铜本身并无光催化活性，这主要是因为块体硫化亚铜带隙较窄，光生电子空穴对复合几率较高。但当硫化亚铜处于纳米尺寸时，由于能级变高，带隙变宽，促使光生电子空穴对的有效分离，使得硫化亚铜具有较好的光催化活性。本方法充分利用硫化亚铜的这种优点，并辅助以超声剥离，水热聚合以及反包覆修饰三重作用下实现了 T12与Cu2S之间的复合，所得复合催化剂对Cr(VI)具有较好去除率，本方法具有工艺简单，成本较低，操作可控操作性能好，可广泛应用于可见光活性纳米复合材料的制备。Plant等(Ilan Jen-La Plante, Ayelet Teitelboim, Iddo Pinkas.J.Phys.Chem.Lett.2014, 5，590)采用阳离子交换法制得了纳米棒结构的CdS-Cu2S纳米复合材料，所得复合材料对甲基蓝具有较好光催化活性，并且CdS-Cu2S纳米复合材料的光催化活性与C112S的含量具有密切的关系。Kim等(Yunhee Kim, Kee Young Park, Dong MyungJang.J.Phys.Chem.C 2010，114，22141)采用简单的原位溶剂热生长法制得了Au-C112S核-壳纳米杂化结构，研究过程发现Au纳米晶作为核结构嵌入到C112S的内部可有效提高光生电子在催化剂界面的传递，进而提高复合催化剂对染料的光催化降解能力。Wang等(Huan Wang, Li Liu, Yafei Wang.Materials Letters, 2015, 160, 351)利用C112S去修饰具有三维结构的Bi2WO6花状纳米结构，从而获得了具有高可见光活性的Cu2S/Bi2W06纳米复合材料，通过对罗丹明B染料的降解实验表明，当Cu2S的质量分数为9%时，催化剂对罗丹明B的降解效率可达96%。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于去除水体中Cr的可见光活性的!^(^/(^必复合光催化剂的制备方法。该方法以四氯化钛(TiCl4)为钛源，硫化亚铜(Cu2S)为复合改性剂，采用较为简易的超声辅助溶剂热法获得了具有高可见光活性的Ti02/cU2s复合光催化剂。本方法充分利用硫化亚铜的这种优点，并辅助以超声剥离，水热聚合以及反包覆修饰三重作用下实现了T12与Cu2S之间的复合，所得复合催化剂对水体中Cr(VI)达到彻底净化的目的，本方法具有工艺简单，成本较低，操作可控操作性能好，可广泛应用于可见光活性纳米复合材料的制备。本专利技术的目的可以通过以下方案来实现。用于去除水体中Cr的可见光活性的Ti02/Cu2，该方法选用四氯化钛(TiCl4)为钛源，硫化亚铜(Cu2S)为复合改性剂，采用超声辅助溶胶-凝胶溶剂热法获得了具有可见光活性的Ti02/Cu2S复合光催化剂，具体制备步骤如下: (1)配制四氯化钛乙醇溶液20mL于烧杯中； (2)按照Cu2S与四氯化钛水解后T12的摩尔比为(0.002-0.2):1向步骤(I)的烧杯中加入Cu2S,将烧杯置于超声波清洗仪中超声处理40?120 min，得分散液； (3)向步骤(2)所得的分散液中逐步滴加水解剂4mL，继续超声处理5?10 min以促进四氯化钛的水解;所述水解剂为六偏磷酸钠、丙三醇和乙醇的混合溶液； (4)将步骤(3)所得产物转移至聚四氟乙烯衬底水热反应釜中，并置于鼓风干燥箱内，设置温度为140?180°C热处理3~5h，热处理完毕后自然冷却至室温； (5)将步骤(4)所得产物分别采用去离子水和无水乙醇进行洗涤，完毕后，将产物置于鼓风干燥箱中干燥处理>5 h，简单研磨即可获得1102/(:1125复合光催化剂。进一步地，步骤(I)中反应介质四氯化钛乙醇溶液的浓度为0.15?0.45mol/L。进一步地，步骤(2)中所采用的Cu2S为工业级，是无机敏化剂，质量百分数为80%。进一步地，步骤(3)所述水解剂各组分占水解剂质量的百分数为:六偏磷酸钠0.1-0.4 %;丙三醇0.02 - 0.2 %;乙醇0.4 - 1.0 %;水解剂中其余组分均为水。进一步地，步骤(2)和步骤(3)是在室温251条件下进行的。进一步地，步骤(I)所述烧杯的容积为100 mLo进一步地，步骤(4)所述聚四氟乙烯衬底水热反应釜的体积为25mL。进一步地，步骤(5)所述鼓风干燥箱的温度为80°C。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果: (I)本专利技术充分利用硫化亚铜和二氧化钛两种半导体材料各自的优点，采用三重复合方法包括超声剥离破碎，水热聚合以及反包覆修饰下实现了 Ti02纳米颗粒包覆复合CU2S，从而形成具有较好稳定性和光催化活性的Ti02/Cu2S复合光催化剂，本方法具有工艺简单、成本较低、操作可控、操作性能好等优点，可广泛应用于可见光活性纳米复合材料的制备。(2)本专利技术所得Ti02/Cu2S复合光催化剂，在可见光的作用下可实现对水体中Cr(VI)彻底清除的目的，这对于工业水体类似重金属污染物的去除具有一定的应用前景。【附图说明】图1为本专利技术实施例1得到的Ti02/Cu2SM合光催化剂的SEM图。图2为本专利技术实施例1得到的1102/(:1125复合光催化剂的EDS图。图3为本专利技术实施例2所得到的Ti02/Cu2S复合光催化剂对含Cr(VI)水溶液处理过程中，Cr (VI)的吸光度曲线随光照时间的变化图。【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本专利技术要求保护范围的限制。实施例1 配制0.45 mol/L的四氯化钛乙醇溶液20 mL于100 mL的烧杯中，按照四氯化钛水解后Cu2S = T12摩尔比为0.008:1，向烧杯中加入质量百分数为80 %的工业级Cu2S;将烧杯置于超声波清洗仪中超声处理60 min。然后，向所得的分散液中逐步滴入4 mL水解剂(水解剂各组分占水解剂质量的百分数为:六偏磷酸钠0.4%，丙三醇0.2%，乙醇1%，其余组分均为水)，继续超声处理10 min以促进四氯化钛(TiCl4)的水解，将所得产物转移至25 mL的聚四氟乙烯衬底水热反应釜中，并置于温度为140 °C鼓风干燥箱内热处理3 h，热处理完毕后自然冷却至室温。最后将水热产物分别采用去离子水和无水乙醇进行洗涤，完毕后，将产物置于80°本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于去除水体中Cr的可见光活性的TiO2/Cu2S复合光催化剂的制备方法，其特征在于，该方法选用四氯化钛为钛源，硫化亚铜为复合改性剂，采用超声辅助溶胶‑凝胶溶剂热法获得了具有可见光活性的TiO2/Cu2S复合光催化剂，具体制备步骤如下：（1）配制四氯化钛乙醇溶液20 mL于烧杯中；（2）按照Cu2S与四氯化钛水解后TiO2的摩尔比为 （0.002~0.2）:1向步骤（1）的烧杯中加入Cu2S，将烧杯置于超声波清洗仪中超声处理40~120 min，得分散液；（3）向步骤（2）所得的分散液中逐步滴加水解剂4 mL，继续超声处理5~10 min以促进四氯化钛的水解；所述水解剂为六偏磷酸钠、丙三醇和乙醇的混合溶液；（4）将步骤（3）所得产物转移至聚四氟乙烯衬底水热反应釜中，并置于鼓风干燥箱内，设置温度为140~180℃热处理3~5h，热处理完毕后自然冷却至室温；（5）将步骤（4）所得产物分别采用去离子水和无水乙醇进行洗涤，完毕后，将产物置于鼓风干燥箱中干燥处理3~5 h，简单研磨即可获得TiO2/Cu2S复合光催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖新颜，张卫平，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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