抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法及其在催化降解有机污染物中的应用，将可溶性铜盐溶解于蒸馏水中，再向上述搅拌混合均匀的溶液中依次加入氨水和苯酚溶液，随后加入抗氧化剂，搅拌混合均匀后将形成的反应前驱体转移至反应釜中并于120‑180℃反应10‑26h，在反应釜内壁上凝结形成氯化亚铜，将其洗涤干燥形成抗氧化性氯化亚铜纳米粒子，制得的抗氧化性氯化亚铜纳米粒子能够用于催化硼氢化钠降解有机污染物。本发明利用水热法合成氯化亚铜的制备工艺简单、易于控制、成本低廉且可操作性强，制得的抗氧化性纳米氯化亚铜具有很高的比表面积、很好的抗氧化性、较好的催化性能和重复使用性，能够较好地用于催化硼氢化钠降解有机污染物。

权利要求

1.抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：将可溶性铜盐溶解于蒸馏水中，其中可溶性铜盐为氯化铜或含有结晶水的氯化铜，再向搅拌混合均匀的可溶性铜盐水溶液中依次加入氨水和苯酚溶液，随后加入抗氧化剂，其中抗氧化剂为柠檬酸钠、柠檬酸或十二烷基磺酸钠，搅拌混合均匀后将形成的反应前驱体转移至反应釜中并于120-180℃反应10-26h，在反应釜内壁上凝结形成氯化亚铜，将其洗涤干燥形成抗氧化性氯化亚铜纳米粒子。

2.根据权利要求1所述的抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法，其特征在于：所述可溶性铜盐、氨水、苯酚溶液与抗氧化剂的投料配比为8mmol：10-50μL：2-10mL：1.5mmol，苯酚溶液的摩尔浓度为5mmol/L。

3.一种如权利要求1所述方法制得的抗氧化性氯化亚铜纳米粒子在催化硼氢化钠降解有机污染物中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述有机污染物为罗丹明B、亚甲基蓝、对硝基苯酚、曙红Y或甲基橙。

说明书

抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于氯化亚铜催化剂的合成及其催化降解有机污染物技术领域，具体涉及一种抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法及其在催化降解有机污染物中的应用。

背景技术

[0002] 有机染料被用在很多领域中，例如：纺织业、造纸业和食物加工业等等，它们具有一定的持久性和难降解性。当排放到水中，这些染料会对水中生物、人类还有水体本身产生一定的负面影响。然而，干净的水是地球上所有生物维持生命的重要元素之一。随着科技的进步和工业的快速发展以及人口的不断增长，水资源的需求量急剧增加，与此同时，更多的水资源被严重污染。基于以上原因，亟需寻找有效处理有机污染物废水的方法。

[0003] 目前，各种处理废水技术被应用，其中包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜过滤法、浮选法以及电化学方法等。由于以上方法存在一定的局限性，例如：成本相对较高、效率比较低、时间周期较长、不能重复利用及过程复杂等。在过去几十年间，纳米技术得到了空前的发展。纳米材料应用在不同的领域，包括能量转换和储存、化工制造、生物应用程序以及环境处理。

[0004] 由于纳米材料具有粒径小、比表面积大和很好的抗菌性等优点，将人工合成的纳米材料作为催化剂来降解水中的污染物得到了较好的效果。不过对于一些合成的作为催化剂的纳米材料，有时会有一定的局限性，例如：合成过程复杂、合成样品循环性能差或成本过高等。因此，开发有关铜化合物纳米材料具有很重大的意义。

发明内容

[0005] 本发明解决的技术问题是提供了一种抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法及其在催化降解有机污染物中的应用。

[0006] 本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，抗氧化性纳米级氯化亚铜催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：将可溶性铜盐溶解于蒸馏水中，其中可溶性铜盐为氯化铜或含有结晶水的氯化铜，再向上述搅拌混合均匀的溶液中依次加入氨水和苯酚溶液，随后加入抗氧化剂，其中抗氧化剂为柠檬酸钠、柠檬酸或十二烷基磺酸钠，搅拌混合均匀后将形成的反应前驱体转移至反应釜中并于120-180℃反应10-26h，在反应釜内壁上凝结形成氯化亚铜，将其洗涤干燥形成抗氧化性氯化亚铜纳米粒子。

[0007] 进一步优选，所述可溶性铜盐、氨水、苯酚溶液与抗氧化剂的投料配比为8mmol：10-50μL：2-10mL：1.5mmol，苯酚溶液的摩尔浓度为5mmol/L。

[0008] 进一步优选，所述抗氧化性氯化亚铜纳米粒子在催化硼氢化钠降解有机污染物中的应用。

[0009] 进一步优选，所述有机污染物为罗丹明B、亚甲基蓝、对硝基苯酚、曙红Y或甲基橙。

[0010] 本发明利用水热法合成氯化亚铜的制备工艺简单、易于控制、成本低廉且可操作性强，制得的抗氧化性纳米氯化亚铜具有很高的比表面积、很好的抗氧化性、较好的催化性能和重复使用性，能够较好地用于催化硼氢化钠降解有机污染物。

附图说明

[0011] 图1是本发明实施例2制得目标产物的X射线衍射图谱；

[0012] 图2是本发明实施例2制得目标产物的SEM图；

[0013] 图3是本发明实施例2制得目标产物的粒径分布图；

[0014] 图4是本发明实施例2制得目标产物催化降解亚甲基蓝的紫外可见光谱图；

[0015] 图5是本发明实施例2制得目标产物催化降解曙红Y的紫外可见光谱图。

具体实施方式

[0016] 以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

[0017] 实施例1

[0018] 将8mmol二水氯化铜均匀分散在蒸馏水中，然后向其中加入10µL氨水溶液形成铜氨络合物，再向上述溶液中加入2mL 5mmol/L的苯酚溶液，搅拌均匀后加入1.5mmol柠檬酸，搅拌4h，将反应前驱体转移到高温反应釜中于150℃反应18h，反应后，冷却至室温，然后将反应产物进行洗涤、干燥即得到目标产物。

[0019] 实施例2

[0020] 将8mmol二水氯化铜均匀分散在蒸馏水中，然后向其中加入30µL氨水溶液形成铜氨络合物，再向上述溶液中加入5mL 5mmol/L的苯酚溶液，搅拌均匀后加入1.5mmol柠檬酸钠，搅拌4h，将反应前驱体转移到高温反应釜中于180℃反应26h，反应后，冷却至室温，然后将反应产物进行洗涤、干燥即得到目标产物。

[0021] 实施例3

[0022] 将8mmol二水氯化铜均匀分散在蒸馏水中，然后向其中加入50µL氨水溶液形成铜氨络合物，再向上述溶液中加入10mL 5mmol/L的苯酚溶液，搅拌均匀后加入1.5mmol柠檬酸钠，搅拌4h，将反应前驱体转移到高温反应釜中于120℃反应10h，反应后，冷却至室温，然后将反应后物质进行洗涤、干燥即得到目标产物。

[0023] 实施例4

[0024] 降解10-4mol/L亚甲基蓝溶液4mL时，催化剂加入量5-27µL，硼氢化钠加入量2-14mg。最终优化为：先称取0.0019g亚甲基蓝，配成50mL 10-4mol/L的亚甲基蓝溶液，然后取
700µL亚甲基蓝溶液加入1.3mL二次水，混合均匀，随后加入还原剂硼氢化钠0.0010g和3µL 
0.25mg/mL的实施例2制得氯化亚铜溶液，在295K下，降解时间仅需6min，降解速率为
0.6177min-1。

[0025] 实施例5

[0026] 降解10-4mol/L曙红Y溶液4mL时，催化剂加入量15-165µL，硼氢化钠加入量1-7g。最-4终优化为：先称取0.0034g曙红Y，配成50mL、10 mol/L的曙红溶液，然后取600µL曙红Y加入
1.4mL二次水，混合均匀，随后加入还原剂硼氢化钠0.0007g和20µL 0.25mg/mL的实施例2制得氯化亚铜溶液，在293K下，降解时间仅需5min，降解速率0.6063min-1。

[0027] 以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。