一种多孔状CuSe/Cu2-XSe复合纳米片光催化剂的制备方法

本发明属于无机材料、环境保护、光催化，具体涉及一种多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂的制备方法。

背景技术：

1、印染废水中常含有大量的有机染料，具有水量大、颜色深、有机物含量高等特点。现代工业的发展推动了印染加工技术的进步，大量新型高效的染料、印染助剂、浆料等难以生物降解的有机物在印染行业广泛应用，而这造成的直接后果就是染料废水大量增加，且其中的有机物成分种类越来越复杂多变。因此，消除染料废水中高色度、高cod值是当前印染废水治理中的两个关键问题。这些染料废水严重地影响了生态环境以及人们的身体健康。印染废水属工业废水中较难治理的一种。由于技术、经济等原因，目前大多数采用的生物-物理治理方法只能达到基本排放要求。虽然在色度上略有下降，但对有机物质只是分解成较小物质，对这些分解产物性质很难控制也很难掌握，无法保证对环境不产生危害。

2、光催化氧化法是20世纪80年代发展起来的新兴水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为co2和h2o等简单无机物，避免了二次污染，与传统水处理技术相比，具有明显的节能、高效和污染物降解彻底等优点。光催化是一种利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需要的能量，来产生催化作用，从而达到催化降解的效果。光催化剂在光照下会产生强氧化性的自由基，而有机物在自由基的这种强氧化性作用下可以彻底降解并最终生成如co2、h2o等无机小分子。目前研究较多的半导体催化剂大部分属于n型宽禁带半导体化合物，如tio2、zno和zns等。但这些物质只能被紫外光激发，众所周知，而紫外光只占太阳光的3～5％，从而使这些催化剂在实际应用中受限。

3、纳米硒化物是ii-vi族元素之间形成的具有独特的物理化学性能和一些潜在应用前景的半导体材料，近年来，已受到了越来越多的科学家的重视。铜硒化合物存在一系列理想配比的化合物(cuse，cuse2，cu2se，cu3se2，cu7se4等)和非理想配比的化合物(cu2-xse)。由于铜硒化合物的特殊构成和性质使期成为研究的热点。其中，由于cuse(带隙为1.7ev)和cu2-xse(带隙为2.2ev)可以有效地被可见光激发且具有较好的光催化活性，而逐渐被应用到光催化处理废水中。目前，合成的产物大部分是薄膜或者纳米颗粒，多孔状铜硒化合物纳米片状结构的报导很少。且在铜硒化合物合成过程中多需要较高的温度或添加一些表活性剂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂及其制备方法。该方法所用的化学试剂少，制备工艺简单，反应温度低，不加任何表面活性剂，不需要复杂昂贵的设备，合成条件温和。多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂的合成不会引入杂质、纯度高，光催化活性较高。

2、本发明多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂中cuse/cu2-xse复合物为多孔纳米片状结构，纳米片维度(长度或宽度)为15～20μm，平均厚度为100nm，其孔径分布范围为1～80nm。

3、本发明提供了一种的制备方法，具体步骤如下：

4、1)将硝酸锌和硒粉溶解到10ml乙二胺中，将所述溶液转移至20ml反应釜中；硝酸锌和硒粉的摩尔比为(1:3)～(3:1)；

5、2)将反应釜在140～220℃下保温8～24h，冷却后将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇洗涤；

6、3)将步骤2)所得沉淀物溶于10ml的0.2～2.0mol/l的硝酸铜溶液中，将所述溶液转移至20ml反应釜中；

7、4)将步骤3)的反应釜在120～180℃下保温8～24h，冷却后将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇洗涤，得到cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂。

8、上述制备方法的优选条件如下：

9、步骤1)中所述硝酸锌和硒粉的摩尔比优选为(1:2)～(2:1)；

10、步骤2)中反应釜在160～200℃反应10～18h；

11、步骤3)硝酸铜的溶度为0.4～1.0mol/l

12、步骤4)中反应釜在140～160℃反应10～20h。

13、本发明的有益效果：

14、1、本发明采用二步溶剂热法，以硝酸锌、硒粉、硝酸铜、乙二胺制备多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂。本发明的制备过程简单、操作方便，生产成本较低，原料廉价易得，易于工业化生产。

15、2、本发明所有原料少，过程简单，减少了反应过程中的不利影响因素，所以生成物不会引入杂质、纯度高。

16、3、本发明所得多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂在太阳光照射下具有较高的活性，在光催化降解有机染料时具有使用方便、利于回收、可重复使用等优点，45分钟罗丹明-b降解率可达到99.1％以上。

技术特征：

1.一种多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂，其特征在于，cuse/cu2-xse复合物为多孔状纳米片结构，纳米片长度或宽度为15～20μm，平均厚度为100nm，其孔径分布范围为1～80nm。

2.如权利要求1所述的多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述的多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述硝酸锌和硒粉的摩尔比(1:2)～(2:1)。

4.根据权利要求2所述的多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中反应釜在160～200℃恒温箱中反应10～18h。

5.根据权利要求2所述的多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述硝酸铜的溶度为0.4～1.0mol/l。

6.根据权利要求2所述的多孔状cuse/cu2-xse复合纳米片光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中反应釜在140～160℃恒温箱中反应10～20h。

技术总结
本发明公开了一种多孔状CuSe/Cu<subgt;2‑X</subgt;Se复合纳米片光催化剂及其制备方法。属于无机材料、环境保护、光催化技术领域。本发明方法是通过二次溶剂热法合成，首先将硝酸锌和硒粉溶于乙二胺的混合溶液中进行第一次溶剂热反应，再将反应物洗涤后加入硝酸铜溶液中进行第二次溶剂热反应。本方法具有原料廉价、合成方法简单，操作方便等特点，所得CuSe/Cu<subgt;2‑X</subgt;Se复合纳米片在太阳光下具有较好的光催化活性。

技术研发人员：李秀艳,崔笔江,杨铃,薛萍,林艳
受保护的技术使用者：广东轻工职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1