具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜‑SiO2复合材料的制备方法，先采用沉淀法制备氢氧化铜，以氢氧化铜、苯甲酸为主要原料制备层状氢氧化苯甲酸铜，再使其与二氧化硅微球进行水热合成反应，即得组装产物氢氧化苯甲酸铜‑二氧化硅。本发明专利技术通过自组装法制备了核‑壳结构的LDH‑Cu@SiO2复合材料，纤维状的LDH‑Cu均匀地包裹在SiO2微球上，整体形貌完整。与常规层状纳米化合物相比，在反应体系中分散性更好，光催化活性更好；LDH‑Cu@SiO2复合材料中的LDH‑Cu能够借助离子交换、静电作用等多种方式协同降解染料废水中有机物质，提高染料废水的降解效率。该制备方法简单有效，不需要特殊设备，为更多不同功能材料的复合提供了一种简单可行的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光催化材料制备
，具体涉及一种具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法。
技术介绍
近些年来我国经济高速发展，工业、建筑、纺织等行业发展势头迅猛，大量工业废弃物排放导致环境污染问题愈加严重。因此对各类环境污染物的有效处理已经成为一项迫在眉睫的任务。其中造纸、印染等行业所排放的大量有色废水具有毒性大、成分复杂、难生物降解等特点，关于这类废水的处理一直受到研究人员的广泛关注。目前传统处理工艺主要有活性炭吸附法、生物降解法、加药吸附法。但上述几种方法存在处理成本高、降解不彻底、存在二次污染等方面缺陷，难以大规模推广或处理效果不佳。光催化技术具有绿色环保、干净节能等特点，是学术界非常活跃的研究领域之一，在环境保护、新型功能材料开发、太阳能利用等方面具有广阔的应用前景。但以TiO2为代表的光催化材料容易发生光腐蚀现象，稳定性不高；且能带间隙宽，内部载流子符合率高等缺陷使得光催化性能不佳，大大限制了进一步的应用与发展。因此对已有材料的改性、修饰和开发新型光催化材料成为当前研究的热点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法，解决现有光催化材料能量利用率低以及对染料废水光催化降解效果差的问题。本专利技术所采用的技术方案为，一种具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，制备层状氢氧化苯甲酸铜；步骤2，制备二氧化硅微球；步骤3，将步骤1所得的层状氢氧化苯甲酸铜与步骤2所得的二氧化硅微球置于水中，在120～160℃条件下进行水热合成反应24～36h后，将所得产物经抽滤、用去离子水、无水乙醇洗涤、在恒温干燥箱干燥24h，即得层状氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料(LDH-Cu@SiO2)。本专利技术的特征还在于，步骤1中，层状氢氧化苯甲酸铜的制备过程为：步骤1.1：向硝酸铜溶液中滴加浓氨水，不断搅拌，待生成淡蓝色沉淀后，在常温下继续搅拌0.5～1h，待溶液彻底沉淀后陈化6～8h，进行抽滤，并用去离子水对沉淀物进行多次洗涤，随后在常温下干燥24～32h，得氢氧化铜；步骤1.2：将氢氧化铜、苯甲酸置于去离子水中，在90～100℃条件下进行充分搅拌下回流反应18～24h，待反应结束后，产物经过抽滤、洗涤、常温干燥24～32h，即得层状氢氧化苯甲酸铜(LDH-Cu)。步骤1.1中，硝酸铜溶液的浓度为0.32mol/L，浓氨水与硝酸铜溶液的用量比为1:18～25。步骤1.2中，氢氧化铜与苯甲酸的用量比为1～1.5:1。步骤2中，二氧化硅微球的制备过程为：步骤2.1：在常温下，将去离子水、氨水和无水乙醇混合，配制得A溶液；将乙醇与正硅酸乙酯混合，配制得B溶液；步骤2.2：搅拌同时将B溶液滴加到A溶液中，密封反应24h，经高速离心分离，经洗涤、干燥后，即得二氧化硅。A溶液中氨水与去离子水的用量比为1:1～1.2，无水乙醇与去离子水的用量比为1:1.5～2；B溶液中乙醇与正硅酸乙酯的用量比为4～5:1。步骤2.2中，A溶液与B溶液的用量比为1～1.5:1。步骤3中，层状氢氧化苯甲酸铜与二氧化硅微球的用量比为1～2:1。本专利技术的有益效果是，通过自组装法制备了核-壳结构的LDH-Cu@SiO2复合材料，纤维状的LDH-Cu均匀地包裹在SiO2微球上，整体形貌完整。与常规层状纳米化合物相比，在反应体系中分散性更好，光催化活性更好；LDH-Cu@SiO2复合材料中的LDH-Cu能够借助离子交换、静电作用等多种方式协同降解染料废水中有机物质，提高染料废水的降解效率。该制备方法简单有效，不需要特殊设备，为更多不同功能材料的复合提供了一种简单可行的方法。附图说明图1为本专利技术实施例所得层状氢氧化苯甲酸铜的SEM图；图2为本专利技术方法所得层状氢氧化苯甲酸铜-二氧化硅的SEM图；图3为本专利技术实施例3所得层状氢氧化苯甲酸铜-二氧化硅的SEM图；图4为本专利技术具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法所得层状氢氧化苯甲酸铜-二氧化硅对甲基橙的降解效果图；图5为本专利技术具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法所得层状氢氧化苯甲酸铜-二氧化硅对罗丹明的降解效果图；图6为本专利技术具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法所得层状氢氧化苯甲酸铜-二氧化硅的降解原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法，先采用沉淀法制备氢氧化铜，以氢氧化铜、苯甲酸为主要原料制备层状氢氧化苯甲酸铜，再使其与二氧化硅微球进行水热合成反应，即得组装产物-氢氧化苯甲酸铜-二氧化硅。具体按照以下步骤实施：步骤1，向硝酸铜溶液中滴加浓氨水，不断搅拌，待生成淡蓝色沉淀后，在常温下继续搅拌0.5～1h，待溶液彻底沉淀后陈化6～8h，进行抽滤，并用去离子水对沉淀物进行多次洗涤，随后在常温下干燥24～32h，得氢氧化铜；其中，硝酸铜溶液的浓度为0.32mol/L，浓氨水与硝酸铜溶液的用量比为1:18～25。步骤2，将氢氧化铜、苯甲酸置于去离子水中，在90～100℃条件下进行充分搅拌下回流反应18～24h，待反应结束后，产物经过抽滤、洗涤、常温干燥24～32h，即得层状氢氧化苯甲酸铜(LDH-Cu)。其中，氢氧化铜与苯甲酸的用量比为1～1.5:1。步骤3，在常温下，将去离子水、氨水和无水乙醇混合，配制得A溶液；将乙醇与正硅酸乙酯混合，配制得B溶液；搅拌同时将B溶液滴加到A溶液中(A溶液与B溶液的用量比为1～1.5:1)，密封反应24h，经高速离心分离，经洗涤、干燥后，即得二氧化硅。其中，A溶液中氨水与去离子水的用量比为1:1～1.2，无水乙醇与去离子水的用量比为1:1.5～2。B溶液中乙醇与正硅酸乙酯的用量比为4～5:1。步骤4，将步骤2所得的层状氢氧化苯甲酸铜与步骤3所得的二氧化硅微球置于水中(层状氢氧化苯甲酸铜与二氧化硅微球的用量比为1～2:1)，随后将其置于衬有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，放入到均相反应器中在120～160℃条件下进行水热合成反应24～36h后，将所得产物经抽滤、用去离子水、无水乙醇洗涤、在恒温干燥箱干燥24h，即得层状氢氧化苯甲酸铜-二氧化硅复合材料(LDH-Cu@SiO2)。实施例1步骤1，称取3.0g的硝酸铜溶于50mL水中，得硝酸铜溶液，向硝酸铜溶液中滴加2.5mL浓氨水，不断搅拌，待生成淡蓝色沉淀后，在常温下继续搅拌0.5h，待溶液彻底沉淀后陈化6h，进行抽滤，并用去离子水对沉淀物进行多次洗涤，随后在常温下干燥24h，得氢氧化铜；步骤2，将0.7140g氢氧化铜、0.7170g苯甲酸置于20mL去离子水中，在95℃条件下进行充分搅拌下回流反应24h，待反应结束后，产物经过抽滤、洗涤、常温干燥24h，即得层状氢氧化苯甲酸铜(LDH-Cu)。步骤3，在常温下，将31.5mL去离子水、30mL氨水和20mL无水乙醇混合，配制得A溶液；将50mL乙醇与11mL正硅酸乙酯混合，配制得B溶液；搅拌同时将B溶液滴加到A溶液中，密封反应24h，经高速离心分离，经洗涤、干燥后，即得二氧化硅。步骤4，取0.1g层状氢氧化苯甲酸铜与0本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜‑SiO2复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，制备层状氢氧化苯甲酸铜；步骤2，制备二氧化硅微球；步骤3，将步骤1所得的层状氢氧化苯甲酸铜与步骤2所得的二氧化硅微球置于水中，在120～160℃条件下进行水热合成反应24～36h后，将所得产物经抽滤、用去离子水、无水乙醇洗涤、在恒温干燥箱干燥24h，即得层状氢氧化苯甲酸铜‑SiO2复合材料。

【技术特征摘要】
1.具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，制备层状氢氧化苯甲酸铜；步骤2，制备二氧化硅微球；步骤3，将步骤1所得的层状氢氧化苯甲酸铜与步骤2所得的二氧化硅微球置于水中，在120～160℃条件下进行水热合成反应24～36h后，将所得产物经抽滤、用去离子水、无水乙醇洗涤、在恒温干燥箱干燥24h，即得层状氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料。2.根据权利要求1所述的具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，层状氢氧化苯甲酸铜的制备过程为：步骤1.1：向硝酸铜溶液中滴加浓氨水，不断搅拌，待生成淡蓝色沉淀后，在常温下继续搅拌0.5～1h，待溶液彻底沉淀后陈化6～8h，进行抽滤，并用去离子水对沉淀物进行多次洗涤，随后在常温下干燥24～32h，得氢氧化铜；步骤1.2：将氢氧化铜、苯甲酸置于去离子水中，在90～100℃条件下进行充分搅拌下回流反应18～24h，待反应结束后，产物经过抽滤、洗涤、常温干燥24～32h，即得层状氢氧化苯甲酸铜。3.根据权利要求2所述的具有光催化性的氢氧化苯甲酸铜-SiO2复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1.1中，硝酸铜溶液的浓度为0.32mol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锋，王辉，赵立芳，同晓娟，赵莉，
申请(专利权)人：宝鸡文理学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61