Pt-Cu2O包裹Cu纳米线及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种Pt‑Cu2O包裹Cu纳米线，其制备方法为：将铜纳米线、去离子水混合，于60～80℃反应5～7h，之后冷却至室温，过滤，洗涤，真空干燥，制得Cu2O为壳Cu为核的纳米线；室温下，将氯铂酸溶液滴加到所述Cu2O为壳Cu为核的纳米线中，滴完后静置25～30s，之后离心，沉淀物洗涤，干燥，得到最终产物；本发明专利技术制得的Pt‑Cu2O包裹Cu纳米线可应用于光催化降解染料废水中有机污染物的反应中，光催化效率高。

Pt Cu2O wrapped Cu nanowires and preparation method and application thereof

The invention provides a Pt Cu

【技术实现步骤摘要】
Pt-Cu2O包裹Cu纳米线及其制备方法与应用(一)
本专利技术涉及一种Pt-Cu2O包裹Cu纳米线及其制备方法与应用。(二)
技术介绍
自20世纪70年代以来，光催化技术在染料废水治理方面引起广泛关注，但是传统的光催化剂TiO2能带过窄，对太阳光利用率过低。Cu2O作为一种拥有无毒、具有特殊光学性质等的P型半导体材料，其禁带宽度介于2～2.2eV，与常见催化剂相比，具有可吸收大部分可见光的优势，在光催化和电化学上都有着良好的应用前景。但Cu2O不稳定，且其形成的光生电子-空穴也存在易复合的缺点，因此对其改性研究已成为研究热点，其中较热门的有异质结、金属掺杂和非金属掺杂。(三)
技术实现思路
针对目前Cu2O-Cu这种半导体-金属结构较难制备的缺点，本专利技术提出对Cu纳米线原位氧化制备Cu2O，再在Cu2O@Cu机体上掺杂稀有金属的方法，此方法既简易方便，又能利用半导体-金属结构的Schottky势垒和金属掺杂提高氧化亚铜光催化效率。本专利技术采用如下技术方案：一种Pt-Cu2O包裹Cu纳米线，按如下方法制备得到：(1)将铜纳米线、去离子水按料液质量比1：1665～1670混合，于60～80℃反应5～7h，之后冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇和蒸馏水洗涤，真空干燥，制得Cu2O为壳Cu为核的纳米线；(2)室温下，将10wt％～20wt％氯铂酸溶液滴加到步骤(1)制得的Cu2O为壳Cu为核的纳米线中，滴完后静置25～30s(溶液由浅黄色变成浅蓝色)，之后离心，沉淀物用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到所述的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线；所述氯铂酸溶液的体积用量以Cu2O为壳Cu为核的纳米线的质量计为6.6～16.7mL/g。本专利技术中，所述的室温为20～30℃。所述的铜纳米线可按如下方法进行制备：在14～16M的NaOH(99％分析纯)溶液中，依次加入0.1M的Cu(OH)2溶液、乙二胺、35wt％水合肼，混合均匀后于60～90℃反应0.8～1h，之后经离心、洗涤、微孔(孔径0.35～0.45um)过滤、真空干燥，得到所述的铜纳米线(真空保存备用)；所述的NaOH溶液、Cu(OH)2溶液、乙二胺、水合肼的体积比为100：5～7.5：0.7～0.75：0.125～0.175。本专利技术制得的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线粉体材料，利用扫描电镜(SEM)、电子能谱分析(EDS)对样品进行分析表征。其中，内核铜纳米线为粗细较均匀的密集纳米线结构，直径约为90～110nm，外壳Cu2O颗粒粒径均匀，厚度约为24.5～30.6nm，且表面有Pt颗粒沉积。本专利技术制得的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线可作为光催化剂应用于光催化降解染料废水中的有机污染物(具体例如典型的偶氮染料甲基橙)的反应中。本专利技术的有益效果主要体现在：Pt-Cu2O包裹Cu纳米线光催化材料的制备操作方法简单易行，且其表面的Cu2O颗粒，颗粒粒径均匀且大小仅约30～40nm，比表面积大，且Cu2O为壳Cu为核的纳米线产生的Schottky势垒和金属掺杂产生的Schottky势垒和等离子共振将提高其光催化效率，有良好的实际应用价值。(四)附图说明图1a：实施例1中制备的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线的SEM图(放大30万倍)；图1b：实施例1中制备的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线的SEM图(放大15万倍)；图2：实施例1中制备的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线的EDS图谱；图3：实施例4中Pt-Cu2O包裹Cu纳米线暗吸附甲基橙实验，并用相同质量的Cu2O为壳Cu为核的纳米线做对比，a：Cu2O为壳Cu为核的纳米线，b：Pt-Cu2O包裹Cu纳米线；图4：实施例4中Pt-Cu2O包裹Cu纳米线光催化降解甲基橙实验，并用相同质量的Cu2O为壳Cu为核的纳米线做对比，a：Cu2O为壳Cu为核的纳米线，b：Pt-Cu2O包裹Cu纳米线。(五)具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。以下实施例中所用到的铜纳米线按如下方法进行制备：在200mL15M的NaOH溶液中，依次加入10mL0.1M的Cu(OH)2溶液、1.5mL乙二胺、0.25mL35wt％水合肼，混合均匀后于75℃反应1h，之后经离心、无水乙醇和去离子水先后洗涤3次、微孔(孔径0.45um)过滤、真空干燥，得到铜纳米线0.75g。实施例1制备Pt-Cu2O包裹Cu纳米线在圆底烧瓶中分别加入120mg的铜纳米线和200mL的去离子水，70℃水浴反应6h，之后冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇和蒸馏水进行多次洗涤后，真空干燥制得Cu2O为壳Cu为核的纳米线。制备好的Cu2O为壳Cu为核的纳米线60mg放入小烧杯中，将0.4mL(质量分数为15％)氯铂酸溶液缓慢的滴加到烧杯中，1min滴完后将该混合液静置30s，溶液由之前的浅黄色变成浅蓝色，离心分离出沉淀物，分别用无水乙醇和去离子水清洗几次，干燥后得到Pt掺杂质量分数为2％的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线。利用扫描电镜(SEM)、电子能谱分析(EDS)对所得样品进行分析表征，见图1、图2。实施例2制备Pt-Cu2O包裹Cu纳米线在圆底烧瓶中分别加入120mg的铜纳米线和200mL的去离子水，70℃水浴反应6h，之后冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇和蒸馏水进行多次洗涤后，真空干燥制得Cu2O为壳Cu为核的纳米线。制备好的Cu2O为壳Cu为核的纳米线60mg放入小烧杯中，将0.8mL(质量分数为15％)氯铂酸溶液缓慢的滴加到烧杯中，1min滴完后将该混合液静置30s，溶液由之前的浅黄色变成浅蓝色，离心分离出沉淀物，分别用无水乙醇和去离子水清洗几次，干燥后得到Pt掺杂质量分数为4％的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线。实施例3制备Pt-Cu2O包裹Cu纳米线在圆底烧瓶中分别加入120mg的铜纳米线和200mL的去离子水，70℃水浴反应6h，之后冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇和蒸馏水进行多次洗涤后，真空干燥制得Cu2O为壳Cu为核的纳米线。制备好的Cu2O为壳Cu为核的纳米线60mg放入小烧杯中，将1mL(质量分数为15％)氯铂酸溶液缓慢的滴加到烧杯中，1min滴完后将该混合液静置30s，溶液由之前的浅黄色变成浅蓝色，离心分离出沉淀物，分别用无水乙醇和去离子水清洗几次，干燥后得到Pt掺杂质量分数为5％的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线。实施例4性能测试通过降解甲基橙来评价实施例1中制备的Cu2O为壳Cu为核的纳米线和Pt-Cu2O包裹Cu纳米线的吸附与光催化性能，测试方法如下：一定浓度(50umol/L)的甲基橙溶液200ml置于玻璃烧杯中，放置于磁力搅拌器上，转速为300r/min，取实施例1制备的Cu2O为壳Cu为核的纳米线和Pt-Cu2O包裹Cu纳米线各60mg依次吸附甲基橙，每隔10min取出少量的混合液离心分离，取其上层清液用分光光度计测其全波长的吸光度，测试完成后混合液再次倒入反应体系中，直到最大吸收峰处的吸光度值不再变化达到吸附平衡。然后在吸附平衡的基础上进行光催化降解实验，该降解以100w的汞灯作为光源，降解反应在密闭的XPA-2(G8)型光催化反应仪里进行。在光催化反应仪中，光源距液面15cm，同时进行电磁搅拌和水冷，并保持反应温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Pt‑Cu

【技术特征摘要】
1.一种Pt-Cu2O包裹Cu纳米线，其特征在于，所述的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线按如下方法制备得到：(1)将铜纳米线、去离子水按料液质量比1：1665～1670混合，于60～80℃反应5～7h，之后冷却至室温，过滤，滤饼用无水乙醇和蒸馏水洗涤，真空干燥，制得Cu2O为壳Cu为核的纳米线；(2)室温下，将10wt％～20wt％氯铂酸溶液滴加到步骤(1)制得的Cu2O为壳Cu为核的纳米线中，滴完后静置25～30s，之后离心，沉淀物用无水乙醇和去离子水洗涤，干燥，得到所述的Pt-Cu2O包裹Cu纳米线；所述氯铂酸溶液的体积用量以Cu2O为壳Cu为核的纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新文，凌姝琪，刘宗健，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33