本發(fā)明屬于光催化材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法。

背景技術(shù)：

納米Cu₂O的禁帶寬度約為2.1eV，是少有的可以被可見光激發(fā)的半導體材料，也是一種有金屬缺位的P型半導體材料，能夠有效吸收可見光范圍內(nèi)波長的光，從而產(chǎn)生光生電子和空穴。當用能量大于Cu₂O帶隙寬度的光激發(fā)時，電子和空穴便會在半導體表面及內(nèi)部迅速轉(zhuǎn)移以氧化或還原表面吸附物，進而將各種有機無機污染物降解為CO₂和H₂O，且無二次污染，因此Cu₂O在環(huán)保、去污領(lǐng)域具有廣泛應用前景。但單純的納米Cu₂O的電子和空穴的復合率高，光能利用率低，光催化效果差，其對太陽光的轉(zhuǎn)換效率也不理想?，F(xiàn)有改進方法是將Cu₂O作為一種敏化半導體與另一種帶隙半導體進行耦合，形成具有高催化效率的p-n結(jié)。但此方法操作復雜，未明顯提高半導體材料的光電轉(zhuǎn)換效率及電子-空穴復合率高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法，能制備出光催化效果更好的含金屬Ag修飾的Cu₂O薄膜。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，制備Cu₂O薄膜；

步驟2，將步驟1中制備的Cu₂O薄膜浸入硝酸銀溶液中進行反應，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。

本發(fā)明的特點還在于，

所述步驟1具體按照以下步驟實施：

步驟1.1，將ITO導電玻璃在超聲儀中用溶劑進行超聲清洗，將清洗后的ITO導電玻璃作為工作電極，參比電極和對電極分別為甘汞電極和鉑電極；

步驟1.2，配置電解液，以硫酸銅溶液和乳酸溶液的混合溶液作為電解液；

步驟1.3，給步驟1.2中配置好的電解液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為10.0～11.5；

步驟1.4，將步驟1.3中調(diào)節(jié)好pH的電解液在一定的沉積電壓和攪拌速度下，并在電化學工作站中沉積40～60min，得到Cu₂O薄膜。

所述步驟2具體按照以下步驟實施：

步驟2.1，將步驟1中所得Cu₂O薄膜浸入含有Ag⁺的硝酸銀溶液中進行反應，保持薄膜位置10s～30s不動，得到含有銀修飾的Cu₂O薄膜；

步驟2.2，將經(jīng)步驟2.1反應后所得的含有銀修飾的Cu₂O薄膜用蒸餾水清洗，自然晾干，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。

所述步驟1.1中依次用丙酮和乙醇對ITO導電玻璃進行超聲清洗。

所述步驟1.2具體按照以下步驟實施：

步驟1.2.1，配置濃度為0.01mol/L～0.1mol/L的硫酸銅溶液；

步驟1.2.2，配置濃度為0.1mol/L～1.0mol/L的乳酸溶液；

步驟1.2.3，將配置好的硫酸銅溶液與乳酸溶液按照體積比為2～3：1的比例在超聲條件下混合，靜置5～10min，得到制備Cu₂O的電解液。

步驟1.3中所述的NaOH溶液濃度為4～5mol/L。

步驟1.4中的沉積電壓為-0.55V～-0.40V，攪拌速度為100rpm～200rpm，沉積時間為40～60min。

步驟2.1中的硝酸銀的濃度為0.01mol/L～0.05mol/L。

步驟1.2.3中的超聲條件為超聲電功率為300～500W，工作頻率為40～60KHz。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法操作簡單，可較準確控制所制光催化材料的形貌；有效提高了光催化材料的穩(wěn)定性，重復利用率也高；克服了現(xiàn)有改性納米Cu₂O薄膜的技術(shù)難題；較大程度提高了Cu₂O的光催化活性，使光催化劑在實際生活、生產(chǎn)中得到進一步推廣應用，更具可操作性及應用性。

附圖說明

圖1是Cu₂O薄膜和金屬銀修飾的納米Cu₂O薄膜的XRD衍射圖譜；

圖2是金屬銀修飾的納米Cu₂O薄膜的SEM圖；

圖3是Cu₂O薄膜和金屬銀修飾的納米Cu₂O薄膜降解亞甲基藍的動力學過程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，制備Cu₂O薄膜；

步驟2，將步驟1中制備的Cu₂O薄膜浸入硝酸銀溶液中進行反應，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟1具體按照以下步驟實施：

步驟1.1，將ITO導電玻璃在超聲儀中用溶劑進行超聲清洗，將清洗后的ITO導電玻璃作為工作電極，參比電極和對電極分別為甘汞電極和鉑電極；

步驟1.2，配置電解液，以硫酸銅溶液和乳酸溶液的混合溶液作為電解液；

步驟1.3，給步驟1.2中配置好的電解液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為10.0～11.5；

步驟1.4，將步驟1.3中調(diào)節(jié)好pH的電解液在一定的沉積電壓和攪拌速度下，并在電化學工作站中沉積40～60min，得到Cu₂O薄膜。

步驟2具體按照以下步驟實施：

步驟2.1，將步驟1中所得Cu₂O薄膜浸入含有Ag⁺的硝酸銀溶液中進行反應，保持薄膜位置10s～30s不動，得到含有銀修飾的Cu₂O薄膜；

步驟2.2，將經(jīng)步驟2.1反應后所得的含有銀修飾的Cu₂O薄膜用蒸餾水清洗，自然晾干，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。

步驟1.1中依次用丙酮和乙醇對ITO導電玻璃進行超聲清洗。

步驟1.2具體按照以下步驟實施：

步驟1.2.1，配置濃度為0.01mol/L～0.1mol/L的硫酸銅溶液；

步驟1.2.2，配置濃度為0.1mol/L～1.0mol/L的乳酸溶液；

步驟1.2.3，將配置好的硫酸銅溶液與乳酸溶液按照體積比為2～3：1的比例在超聲條件下混合，靜置5～10min，得到制備Cu₂O的電解液。

步驟1.3中的NaOH溶液濃度為4～5mol/L。

步驟1.4中的沉積電壓為-0.55V～-0.40V，攪拌速度為100rpm～200rpm，沉積時間為40～60min。

步驟2.1中的硝酸銀的濃度為0.01mol/L～0.05mol/L。

步驟1.2.3中的超聲條件為超聲電功率為300～500W，工作頻率為40～60KHz。

圖1為金屬Ag修飾前的Cu₂O薄膜和金屬銀修飾的納米Cu₂O薄膜的XRD衍射圖譜，從圖1可以看出，經(jīng)金屬Ag修飾的Cu₂O薄膜樣品上出現(xiàn)了強的銀物相特征峰，與標準卡片(JCPDSNo.87-720)相一致。并且可以發(fā)現(xiàn)強且尖銳的Cu₂O衍射峰出現(xiàn)在2θ為29.55°，36.42°，42.30°，61.34°，73.53°的位置，即對應于Cu₂O的(110)，(111)，(200)，(220)，(311)晶面，與JCPDSNo.05-0667標準卡片相吻合，并且衍射峰之間沒有出現(xiàn)其它峰，說明金屬Ag修飾后所得Cu₂O薄膜的純度較高。

圖2為金屬銀修飾的納米Cu₂O薄膜的SEM圖，從圖2可以看出，經(jīng)金屬Ag修飾后的Cu₂O納米結(jié)構(gòu)表面生長成連續(xù)、平整但有明顯錐形的層狀結(jié)構(gòu)。

圖3為金屬Ag修飾前的Cu₂O薄膜和金屬銀修飾的納米Cu₂O薄膜降解亞甲基藍的動力學過程圖，從圖3可以看出，相比于單純Cu₂O薄膜，改性后的Cu₂O薄膜對亞甲基藍降解率有明顯的提高，降解率提升到93％左右，說明金屬Ag修飾后Cu₂O薄膜具有更好的光催化效果。

實施例1

本發(fā)明一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，制備Cu₂O薄膜；

將ITO導電玻璃在超聲儀中依次用丙酮和乙醇進行超聲清洗，將清洗后的ITO導電玻璃作為工作電極，參比電極和對電極分別為甘汞電極和鉑電極；配置電解液，分別配置濃度為0.01mol/L的硫酸銅溶液和配置濃度為0.1mol/L的乳酸溶液，量取配置好的硫酸銅溶液100mL，量取配置好的乳酸溶液50mL，將兩個溶液在超聲電功率為300W，工作頻率為40KHz的超聲條件下混合，靜置10min，得到制備Cu₂O的電解液；給制備的Cu₂O的電解液中加入濃度為4mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為10.0；調(diào)節(jié)好pH的電解液在沉積電壓為-0.40V、攪拌速度為100rpm，并在電化學工作站中沉積40min。得到Cu₂O薄膜。

步驟2，將步驟1中所得Cu₂O薄膜浸入濃度為0.01mol/L的硝酸銀溶液中進行反應，保持薄膜位置10s不動，得到含有銀修飾的Cu₂O薄膜；將經(jīng)所得的含有銀修飾的Cu₂O薄膜用蒸餾水清洗，自然晾干，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。

實施例2

本發(fā)明一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，制備Cu₂O薄膜；

將ITO導電玻璃在超聲儀中依次用丙酮和乙醇進行超聲清洗，將清洗后的ITO導電玻璃作為工作電極，參比電極和對電極分別為甘汞電極和鉑電極；配置電解液，分別配置濃度為0.03mol/L的硫酸銅溶液和配置濃度為0.7mol/L的乳酸溶液，量取配置好的硫酸銅溶液100mL，量取配置好的乳酸溶液40mL，將兩個溶液在超聲電功率為400W，工作頻率為50KHz的超聲條件下混合，靜置5min，得到制備Cu₂O的電解液；給制備的Cu₂O的電解液中加入濃度為4.5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為10.5；調(diào)節(jié)好pH的電解液在沉積電壓為-0.50V、攪拌速度為150rpm，并在電化學工作站中沉積50min。得到Cu₂O薄膜。

步驟2，將步驟1中所得Cu₂O薄膜浸入濃度為0.03mol/L的硝酸銀溶液中進行反應，保持薄膜位置20s不動，得到含有銀修飾的Cu₂O薄膜；將經(jīng)所得的含有銀修飾的Cu₂O薄膜用蒸餾水清洗，自然晾干，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。

實施例3

本發(fā)明一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，制備Cu₂O薄膜；

將ITO導電玻璃在超聲儀中依次用丙酮和乙醇進行超聲清洗，將清洗后的ITO導電玻璃作為工作電極，參比電極和對電極分別為甘汞電極和鉑電極；配置電解液，分別配置濃度為0.05mol/L的硫酸銅溶液和配置濃度為0.8mol/L的乳酸溶液，量取配置好的硫酸銅溶液100mL，量取配置好的乳酸溶液38mL，將兩個溶液在超聲電功率為500W，工作頻率為50KHz的超聲條件下混合，靜置7.5min，得到制備Cu₂O的電解液；給制備的Cu₂O的電解液中加入濃度為5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為11.0；調(diào)節(jié)好pH的電解液在沉積電壓為-0.45V、攪拌速度為150rpm，并在電化學工作站中沉積60min，得到Cu₂O薄膜。

步驟2，將步驟1中所得Cu₂O薄膜浸入濃度為0.05mol/L的硝酸銀溶液中進行反應，保持薄膜位置25s不動，得到含有銀修飾的Cu₂O薄膜；將經(jīng)所得的含有銀修飾的Cu₂O薄膜用蒸餾水清洗，自然晾干，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。

實施例4

本發(fā)明一種基于銀修飾的納米氧化亞銅光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，制備Cu₂O薄膜；

將ITO導電玻璃在超聲儀中依次用丙酮和乙醇進行超聲清洗，將清洗后的ITO導電玻璃作為工作電極，參比電極和對電極分別為甘汞電極和鉑電極；配置電解液，分別配置濃度為0.1mol/L的硫酸銅溶液和配置濃度為1.0mol/L的乳酸溶液，量取配置好的硫酸銅溶液100mL，量取配置好的乳酸溶液33mL，將兩個溶液在超聲電功率為500W，工作頻率為60KHz的超聲條件下混合，靜置8min，得到制備Cu₂O的電解液；給制備的Cu₂O的電解液中加入濃度為5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為11.5；調(diào)節(jié)好pH的電解液在沉積電壓為-0.55V、攪拌速度為200rpm，并在電化學工作站中沉積55min。得到Cu₂O薄膜。

步驟2，將步驟1中所得Cu₂O薄膜浸入濃度為0.05mol/L的硝酸銀溶液中進行反應，保持薄膜位置30s不動，得到含有銀修飾的Cu₂O薄膜；將經(jīng)所得的含有銀修飾的Cu₂O薄膜用蒸餾水清洗，自然晾干，得到金屬銀修飾的納米Cu₂O光催化材料。