一种CuO制造技术

本发明专利技术公开了一种CuO

【技术实现步骤摘要】
performance of visible
‑
light
‑
driven CuO
x
/TiO2‑
x for degradation of gaseous formaldehyde:Roles of oxygen vacancies and nano copper oxides)
[0007]因此，有必要开发一种基于热解MOF和有效的铜氧化物异质结的光催化剂的氧化降解方法，对气态有机污染物进行高效氧化降解。

技术实现思路

[0008]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂及其制备方法与应用。本专利技术制备的CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂以一步溶剂热法生成MOF后煅烧得到，CuO
x
/TiO2@C
‑
N保留了原先MOF的形貌为甲醛的吸附提供良好渠道的同时，铜氧化物能均匀分散在TiO2中并有效与之形成异质结。CuO
x
与TiO2的复合进一步提高了对可见光的吸收以及减少了电子与空穴的复合，在常温常压下能对甲醛有着良好的降解效果。因此在气态污染物的降解方面具有广泛的应用前景。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种高效降解甲醛的CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂，通过一步溶剂热法以及煅烧法得到。如
技术介绍
部分所述，单一的TiO2的可见光响应低，因而很难利用到太阳光；同时光生电子
‑
空穴的复合率也较高，而本专利技术光催化剂通过将铜氧化物与TiO2复合提高了对可见光的吸收以及减少了电子与空穴的复合。
[0010]另外，本专利技术在以合成NH2‑
MIL
‑
125方法的基础上，创新性在其合成过程中直接加入另一种金属离子，形成双金属MOF并保有原有的形貌。进一步煅烧得到多组分纳米氧化物光催化剂。该光催化剂对甲醛有着良好的吸附作用。
[0011]本专利技术构建的光催化降解方法在优选的实验条件(催化剂质量为0.150g、初始甲醛浓度为430ppm)下，极大促进了气态有机污染物的降解效率，以优选的催化剂4％CuTCN，得到390min内甲醛的去除率为100％。该方法拓宽了TiO2的可见光响应范围，改善了铜氧化物的光腐蚀现象，具有更广泛的气态有机污染物降解适用性。
[0012]为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
[0013]一种CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)Cu/Ti
‑
MOF的制备
[0015]在溶剂中加入有机配体、铜源和钛源，进行溶剂热反应；
[0016](2)CuO
x
/TiO2@C
‑
N的制备
[0017]将步骤(1)的Cu/Ti
‑
MOF煅烧得到CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂。
[0018]优选的，步骤(1)所述溶剂热反应的温度为100
‑
200℃，时间为20
‑
30小时。
[0019]进一步优选的，所述溶剂热反应的温度为150
‑
155℃，时间为24
‑
25小时。
[0020]优选的，步骤(1)所述铜源为三水硝酸铜，钛源为钛酸四丁酯，有机配体为2
‑
氨基对苯二甲酸；
[0021]优选的，步骤(1)所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇，N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇的体积比为5:1
‑
15:1；
[0022]进一步优选的，所述N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇的体积比为为9:1
‑
9.5:1。
[0023]优选的，步骤(1)所述溶剂与有机配体的摩尔比为100:1
‑
200:1,有机配体与钛源的摩尔比为4:1
‑
6:1，铜源与钛源的摩尔比为(1
‑
10)：100。
[0024]进一步优选的，所述溶剂与有机配体的摩尔比为151.02:1
‑
151.03:1,有机配体与
钛源的摩尔比为5.10:1
‑
5.15:1。
[0025]优选的，步骤(2)所述煅烧的温度为550
‑
650℃，时间为4
‑
8小时。
[0026]进一步优选的，所述煅烧的温度为595
‑
605℃，时间为6
‑
6.5小时。
[0027]优选的，步骤(2)所述煅烧的升温速率是1
‑
5℃/min。
[0028]进一步优选的，所述煅烧的升温速率是1
‑
1.5℃/min；
[0029]优选的，步骤(2)所述煅烧的气氛是8
‑
10vol％H2/Ar。
[0030]优选的，所述Cu/Ti
‑
MOF为圆饼状结构，其晶粒的直径为600
‑
700nm，厚度为100
‑
200nm；
[0031]优选的，所述CuO
x
/TiO2@C
‑
N为圆饼状结构，其晶粒的直径为200
‑
300nm，厚度为50
‑
70nm。
[0032]上述的制备方法制备得到的CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂。
[0033]上述的CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂在可见光诱导降解气态有机污染物中的应用。
[0034]优选的，可见光诱导降解气态有机污染物具体为：将CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂加入含有气态有机污染物的气体中，可见光照射下进行降解反应。
[0035]进一步优选的，所述气态有机污染物为甲醛；
[0036]进一步优选的，所述含有气态有机污染物的气体的初始污染物浓度小于1000ppm；再优选的，所述含有气态有机污染物的气体的初始污染物浓度为425～435ppm；更优选为430ppm。
[0037]进一步优选的，所述CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂的用量为0.01
‑
0.1g/L；再优选的，所述CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂的用量为0.0429g/L；
[0038]进一步优选的，所述可见光为装有可见光滤光片的氙灯，所述可见光滤光片的截止波长为420nm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)Cu/Ti
‑
MOF的制备在溶剂中加入有机配体、铜源和钛源，进行溶剂热反应；(2)CuO
x
/TiO2@C
‑
N的制备将步骤(1)的Cu/Ti
‑
MOF煅烧得到CuO
x
/TiO2@C
‑
N光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂热反应的温度为100
‑
200℃，时间为20
‑
30小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铜源为三水硝酸铜，钛源为钛酸四丁酯，有机配体为2
‑
氨基对苯二甲酸；所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇，N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇的体积比为5:1
‑
15:1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂与有机配体的摩尔比为100:1
‑
200:1，有机配体与钛源的摩尔比为4:1
‑
6:1，铜源与钛源的摩尔比为(1
‑
10)：100。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的温度为550
‑
650℃，时间为4
‑
8小时；所述煅烧的升温速率是1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪，王盈莹，陈碧玉，司徒粤，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：