一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含铜有机金属配合物‑TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将含铜化合物加入到丙烯酸类磷酸酯中，并添加溶剂，制备均相的含铜有机磷酸酯配合物单体；（2）将步骤（1）获得的含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2混合，添加溶剂，并加入引发剂，反应一定时间后得到混合物；（3）将步骤（2）得到的混合物离心分离，除去上层液体，得固体产物，将固体产物洗涤、干燥，即得到含铜有机金属配合物‑TiO2复合材料。本发明专利技术制备的光催化剂拓宽了的光谱响应范围，光转换效率高，在太阳光下降解甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红等有机物方面的应用；另外制备方法简单，适合工业生产和应用。

A Copper-Containing Organic Metal Complex-Titanium Dioxide Composite Material and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a preparation method of a copper-containing organic metal complex titanium dioxide composite material. The specific steps are as follows: (1) adding copper-containing compounds into acrylic phosphate esters and adding solvents to prepare homogeneous copper-containing organic phosphate complex monomers; (2) mixing the copper-containing organic phosphate complex monomer obtained by step (1) with nano-titanium dioxide and adding solvents; Adding initiator, the mixture was obtained after reaction for a certain time; (3) The mixture obtained in step (2) was centrifugally separated to remove the superficial liquid, and the solid product was obtained. The solid product was washed and dried, i.e., the copper-containing organic metal complex titanium dioxide composite was obtained. The photocatalyst prepared by the invention widens the spectral response range, has high light conversion efficiency, and is applied in the sunlight degradation of methyl orange, methylene blue, rhodamine B, Congo red and other organic substances; moreover, the preparation method is simple and suitable for industrial production and application.

【技术实现步骤摘要】
一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化材料
，具体涉及一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
利用太阳光能对环境中的有机污染物进行降解净化是解决能源短缺和环境污染的有效措施。20世纪70年代，即提出了光催化技术，发展到今天，已开发出多种光催化剂，其中半导体TiO2是一种性能优异的光催化剂，但是它的禁带较宽（Eg=3.2eV），只有波长较短的太阳光（λ<387nm）能被吸收。在太阳光全部辐射能中，波长在0.15-4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%。为了充分利用太阳能，人们对TiO2进行修饰，通过光敏化提高TiO2吸收可见光的能力。通过添加适当的光活性敏化剂，使其以物理或化学吸附于TiO2表面，扩大TiO2激发波长的范围，使之能充分利用可见光。目前，文献报道的几种常见敏化剂有无机敏化剂、纯有机染料和复合敏化剂。但是这些敏化方法，还存在一些问题，如光敏化剂与TiO2的结合力较小，易从TiO2脱落，降低敏化效率，产生二次污染；另外占太阳光谱能量43%的红外光的利用未被考虑。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料及其制备方法和应用，通过原位聚合法，将铜金属有机配合物以杂化聚合的方式，复合到TiO2上，制备铜有机金属复合TiO2催化剂，达到提高TiO2对太阳光的吸收效率，尤其是近红外光的吸收的目的，从而提高TiO2的光催化效率。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将含铜化合物加入到丙烯酸类磷酸酯中，并添加溶剂，促进含铜化合物在丙烯酸类磷酸酯中的溶解，制备均相的含铜有机磷酸酯配合物单体；含铜化合物与丙烯酸类磷酸酯的重量比为1:（1-10）；（2）将步骤（1）获得的含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2混合，添加溶剂，并加入引发剂，在一定的温度和搅拌速率下，发生原位聚合反应，反应一定时间后得到混合物；含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2的重量比为（0.02-0.2）:1，引发剂的加入量为含铜有机磷酸酯配合物单体质量的0.03-0.1%；（3）将步骤（2）得到的混合物离心分离，除去上层液体，得固体产物，将固体产物洗涤、干燥，即得到含铜有机金属配合物-TiO2复合材料。所述含铜化合物为乙酸铜、丙酸铜、丁酸铜、苯乙酸铜或苯甲酸铜。所述丙烯酸类磷酸酯以羟基丙烯酸或羟基甲基丙烯酸的甲酯、乙酯或丙酯为原料，通过与磷酸发生酯化反应获得。所述溶剂为含羟基的化合物。所述含羟基的化合物为乙醇、乙二醇、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、羟基丙烯酸甲酯、羟基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸甲酯。所述步骤（2）中，原位聚合反应的温度范围为60-80℃，搅拌速率为400-1200转/分，反应时间为2-8h。所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。如上述的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法制备的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料。如上述的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料在降解有机物方面的应用。所述有机物为甲基橙、罗丹明B、亚甲基蓝或刚果红。相对于现有技术，本专利技术制备的光催化剂拓宽了的光谱响应范围，光转换效率高，在太阳光下降解甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红等有机物方面的应用；另外制备方法简单，适合工业生产和应用。附图说明图1是含铜有机金属配合物的吸光性能与铜金属含量的关系图。具体实施方式实施例1：一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将含铜化合物加入到丙烯酸类磷酸酯中，并添加溶剂，促进含铜化合物在丙烯酸类磷酸酯中的溶解，制备均相的含铜有机磷酸酯配合物单体；含铜化合物与丙烯酸类磷酸酯的重量比为1:（1-10）；（2）将步骤（1）获得的含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2混合，添加溶剂，并加入引发剂，在一定的温度和搅拌速率下，发生原位聚合反应，反应一定时间后得到混合物；含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2的重量比为（0.02-0.2）:1，引发剂的加入量为含铜有机磷酸酯配合物单体质量的0.03-0.1%；（3）将步骤（2）得到的混合物离心分离，除去上层液体，得固体产物，将固体产物洗涤、干燥，即得到含铜有机金属配合物-TiO2复合材料。所述含铜化合物为乙酸铜、丙酸铜、丁酸铜、苯乙酸铜或苯甲酸铜。所述丙烯酸类磷酸酯以羟基丙烯酸或羟基甲基丙烯酸的甲酯、乙酯或丙酯为原料，通过与磷酸发生酯化反应获得。所述溶剂为含羟基的化合物。所述含羟基的化合物为乙醇、乙二醇、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、羟基丙烯酸甲酯、羟基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸甲酯。所述步骤（2）中，原位聚合反应的温度范围为60-80℃，搅拌速率为400-1200转/分，反应时间为2-8h。所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。如上述的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法制备的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料。如上述的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料在降解有机物方面的应用。所述有机物为甲基橙、罗丹明B、亚甲基蓝或刚果红。实施例2：一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将含铜化合物加入到丙烯酸类磷酸酯中，并添加溶剂，促进含铜化合物在丙烯酸类磷酸酯中的溶解，制备均相的含铜有机磷酸酯配合物单体；含铜化合物与丙烯酸类磷酸酯的重量比为1:1；（2）将步骤（1）获得的含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2混合，添加溶剂，并加入引发剂，在60℃和搅拌速率400转/分下，发生原位聚合反应，反应2h后得到混合物；含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2的重量比为0.02：1，引发剂的加入量为含铜有机磷酸酯配合物单体质量的0.03%；（3）将步骤（2）得到的混合物离心分离，除去上层液体，得固体产物，将固体产物洗涤、干燥，即得到含铜有机金属配合物-TiO2复合材料。含铜化合物为乙酸铜，丙烯酸类磷酸酯以羟基丙烯酸酸的甲酯为原料，通过与磷酸发生酯化反应获得，溶剂为含羟基的化合物，含羟基的化合物为乙醇，引发剂为偶氮二异丁腈。实施例3：一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将含铜化合物加入到丙烯酸类磷酸酯中，并添加溶剂，促进含铜化合物在丙烯酸类磷酸酯中的溶解，制备均相的含铜有机磷酸酯配合物单体；含铜化合物与丙烯酸类磷酸酯的重量比为1:3；（2）将步骤（1）获得的含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2混合，添加溶剂，并加入引发剂，在65℃和搅拌速率500转/分下，发生原位聚合反应，反应4h后得到混合物；含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2的重量比为0.05：1，引发剂的加入量为含铜有机磷酸酯配合物单体质量的0.05%；（3）将步骤（2）得到的混合物离心分离，除去上层液体，得固体产物，将固体产物洗涤、干燥，即得到含铜有机金属配合物-TiO2复合材料。含铜化合物为丙酸铜，丙烯酸类磷酸酯以羟基丙烯酸的乙酯为原料，通过与磷酸发生酯化反应获得，溶剂为含羟基的化合物，含羟基的化合物为乙二醇，引发剂为过氧化苯甲酰。实施例4：一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含铜有机金属配合物‑TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）将含铜化合物加入到丙烯酸类磷酸酯中，并添加溶剂，促进含铜化合物在丙烯酸类磷酸酯中的溶解，制备均相的含铜有机磷酸酯配合物单体；含铜化合物与丙烯酸类磷酸酯的重量比为1:（1‑10）；（2）将步骤（1）获得的含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2混合，添加溶剂，并加入引发剂，在一定的温度和搅拌速率下，发生原位聚合反应，反应一定时间后得到混合物；含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2的重量比为（0.02‑0.2）:1，引发剂的加入量为含铜有机磷酸酯配合物单体质量的0.03‑0.1%；（3）将步骤（2）得到的混合物离心分离，除去上层液体，得固体产物，将固体产物洗涤、干燥，即得到含铜有机金属配合物‑ TiO2复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）将含铜化合物加入到丙烯酸类磷酸酯中，并添加溶剂，促进含铜化合物在丙烯酸类磷酸酯中的溶解，制备均相的含铜有机磷酸酯配合物单体；含铜化合物与丙烯酸类磷酸酯的重量比为1:（1-10）；（2）将步骤（1）获得的含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2混合，添加溶剂，并加入引发剂，在一定的温度和搅拌速率下，发生原位聚合反应，反应一定时间后得到混合物；含铜有机磷酸酯配合物单体与纳米TiO2的重量比为（0.02-0.2）:1，引发剂的加入量为含铜有机磷酸酯配合物单体质量的0.03-0.1%；（3）将步骤（2）得到的混合物离心分离，除去上层液体，得固体产物，将固体产物洗涤、干燥，即得到含铜有机金属配合物-TiO2复合材料。2.根据权利要求1所述的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：所述含铜化合物为乙酸铜、丙酸铜、丁酸铜、苯乙酸铜或苯甲酸铜。3.根据权利要求1所述的含铜有机金属配合物-TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸类磷酸酯以羟基丙烯酸或羟基甲基丙烯酸的甲酯、乙酯或丙酯为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凌霞，孙海杰，李永宇，李会吉，刘娜，吕方涵，于巧放，黄小清，杨莹，
申请(专利权)人：郑州师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41