金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料的制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電催化劑，具體涉及一種金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料的制備方法和應(yīng)用，制備工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，具有良好電催化性能。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)氧化氫(H2O2)是一種被廣泛應(yīng)用于食品、制藥、造紙和化工行業(yè)的化學(xué)品，也是大量氧化酶催化反應(yīng)的副產(chǎn)物，所以精確和快速的檢測(cè)H2O2在生物化學(xué)和環(huán)境科學(xué)中具有重要意義。與H2O2測(cè)定的常規(guī)技術(shù)相比，電化學(xué)生物傳感無(wú)酶檢測(cè)Η2Ο2具有成本低、易于制備、快速檢測(cè)、高選擇性、靈敏度高等許多優(yōu)點(diǎn)。氧化亞銅作為一種重要的P型半導(dǎo)體材料，同時(shí)也作為一種重要的無(wú)機(jī)化工應(yīng)用原料，其重要性顯而易見(jiàn)。它具有許多新性能，納米級(jí)的氧化亞銅由于量子尺寸效應(yīng)而具有特殊的電學(xué)、光學(xué)及光電化學(xué)性質(zhì)，在傳感器、太陽(yáng)能電池、制氧、超導(dǎo)體和電致變色等方面有著潛在的應(yīng)用，在環(huán)境保護(hù)中納米氧化亞銅對(duì)有機(jī)污染物有降解處理作用。
[0003]近年來(lái)，Cu2O作為電催化劑，在電化學(xué)傳感器等眾多電化學(xué)領(lǐng)域中逐漸被廣泛研究;但是，Cu2O作為電催化材料也面臨著一些問(wèn)題，如電催化活性依然有限、比表面積小，因此許多修飾型Cu2O復(fù)合電催化材料相繼產(chǎn)生，例如:用金屬(六11)8、？0、半導(dǎo)體(1102，ZnO，Ag20，WO3)、紅磷、氧化石墨稀等對(duì)CU20進(jìn)行修飾，均能有效提高其電催化效率，特別是金屬納米材料與Cu2O復(fù)合，不僅可以有效的提高電子轉(zhuǎn)移速率，還可以提供較大的比表面積，從而提高復(fù)合物的電催化性能。
[0004]Cu2O化學(xué)和物理性質(zhì)穩(wěn)定，制備原材料廉價(jià)易得，無(wú)毒，且以其為載體制備的Au-Ag/Cu20復(fù)合納米材料，制備工藝簡(jiǎn)單，所得產(chǎn)品電催化活性好，在電化學(xué)檢測(cè)雙氧水領(lǐng)域具有重大應(yīng)用前景。迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)有人用Au-Ag/Cu20復(fù)合納米材料來(lái)檢測(cè)雙氧水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品性能穩(wěn)定，具有良好電催化性能的金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料的制備方法和應(yīng)用，可用來(lái)檢測(cè)過(guò)氧化氫。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料的制備方法，制備原料包括氧化亞銅、含金屬陽(yáng)離子A+的鹽溶液，制備方法包括如下步驟:
(101)制備氧化亞銅Cu2O:取抗壞血酸和氫氧化鈉溶于純凈水中，磁力攪拌至充分溶解后，緩緩加入一水醋酸銅溶液，反應(yīng)至少0.5 h后，再用蒸饋水和無(wú)水乙醇洗凈產(chǎn)物，離心，烘干，得立方體的氧化亞銅Cu2O粉末；
(102)制備金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料:稱(chēng)取步驟(101)制得的C112O粉末溶于50?150ml純凈水中，超聲分散，然后加入含金屬陽(yáng)離子A+、濃度0.03?0.05 mo I.L—1的鹽溶液，磁力攪拌至混合均勻后，在鎢燈下光照還原反應(yīng)，然后洗滌、離心分離、干燥后得到A/Cu20復(fù)合納米材料。
[0007]上述的金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料也可以由兩種金屬與氧化亞銅復(fù)合，其制備方法包括如下步驟:
(201)制備氧化亞銅Cu2O:稱(chēng)取抗壞血酸和氫氧化鈉溶于純凈水中，磁力攪拌至充分溶解后，緩緩加入一水醋酸銅溶液，反應(yīng)至少0.5 h后，再用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗凈產(chǎn)物，離心，烘干，得立方體的氧化亞銅Cu2O粉末；
(202)制備金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料:稱(chēng)取步驟(201)制得的CU20粉末溶于50?150ml純凈水中，超聲分散，然后加入含金屬陽(yáng)離子B+、濃度0.03?0.05 mo I.L—1的鹽溶液，磁力攪拌至混合均勻后，在鎢燈下光照還原反應(yīng)，然后洗滌、離心分離、干燥后得到B/Cu20復(fù)合納米材料；
(203)稱(chēng)取步驟(202)制得的B/Cu20復(fù)合納米材料溶于純凈水中，超聲分散，然后加入含金屬陽(yáng)離子C+、濃度0.03?0.05 mo I.L—1的鹽溶液，磁力攪拌至混合均勻后，在鎢燈下光照還原反應(yīng)，反應(yīng)后洗滌、離心分離、干燥后得到B-C /Cu2O復(fù)合納米材料。
[0008]其中，當(dāng)所述金屬陽(yáng)離子A+為Au+時(shí)，金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料為Au/CU20復(fù)合納米材料，其制備方法包括如下步驟:
(101-1)制備氧化亞銅Cu2O:稱(chēng)取抗壞血酸和氫氧化鈉溶于純凈水中，磁力攪拌至充分溶解后，緩緩加入一水醋酸銅溶液，抗壞血酸、氫氧化鈉和一水醋酸銅的體積比為8:8:5，反應(yīng)至少0.5 h后，再用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗凈產(chǎn)物，離心，烘干，得立方體的氧化亞銅Cu2O粉末；
(102-1)制備金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料:稱(chēng)取步驟(101-1)制得的CU20粉末以質(zhì)量比為1: 1000溶于50?150ml純凈水中，超聲分散，然后加入濃度0.03?0.05 mo I.L-1的HAucl4溶液，使Cu2O和Au+的質(zhì)量比為10: 3，磁力攪拌至混合均勻后，在鎢燈下光照還原反應(yīng)，然后洗滌、離心分離、干燥后得到Au/Cu20復(fù)合納米材料。
[0009]其中，當(dāng)所述金屬陽(yáng)離子A+為Ag+時(shí)，金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料為Ag/Cu2O復(fù)合納米材料，其制備方法包括如下步驟:
(101-2)制備氧化亞銅Cu2O:稱(chēng)取抗壞血酸和氫氧化鈉溶于純凈水中，磁力攪拌至充分溶解后，緩緩加入一水醋酸銅溶液，抗壞血酸、氫氧化鈉和一水醋酸銅的體積比為8:8:5，反應(yīng)至少0.5 h后，再用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗凈產(chǎn)物，離心，烘干，得立方體的氧化亞銅Cu2O粉末；
(102-2)制備金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料:稱(chēng)取步驟(101-2)制得的CU20粉末以質(zhì)量比為1: 1000溶于50?150ml純凈水中，超聲分散，然后加入濃度0.03?0.05 mo I.L—M^AgNO3溶液，使Cu2O和Ag+的質(zhì)量比為10: 3，磁力攪拌至混合均勻后，在鎢燈下光照還原反應(yīng)，然后洗滌、離心分離、干燥后得到Ag/Cu20復(fù)合納米材料。
[00?0]其中，當(dāng)所述金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料為Au_Ag/Cu20復(fù)合納米材料時(shí)，其制備方法包括如下步驟:
(201-1)制備氧化亞銅Cu2O:稱(chēng)取抗壞血酸和氫氧化鈉溶于純凈水中，磁力攪拌至充分溶解后，緩緩加入一水醋酸銅溶液，抗壞血酸、氫氧化鈉和一水醋酸銅的體積比為8:8:5，反應(yīng)至少0.5 h后，再用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗凈產(chǎn)物，離心，烘干，得立方體的氧化亞銅Cu2O粉末；
(202-1)制備金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料:稱(chēng)取步驟(201-1)制得的CU20粉末以質(zhì)量比為1: 1000溶于50?150ml純凈水中，超聲分散，然后加入濃度0.03?0.05 mo I.L-1的HAucl4溶液，使Cu2O和Au+的質(zhì)量比為20: 3，磁力攪拌至混合均勻后，在鎢燈下光照還原反應(yīng)，然后洗滌、離心分離、干燥后得到Au/Cu20復(fù)合納米材料；
(203-1)稱(chēng)取步驟(202-1)制得的Au/Cu20復(fù)合納米材料溶于純凈水中，超聲分散，然后加入濃度0.03?0.05 mo I.L—1的AgNO3溶液，使Cu20、Au+和Ag+的質(zhì)量比為20:3: 3，磁力攪拌至混合均勻后，在鎢燈下光照還原反應(yīng)，反應(yīng)后洗滌、離心分離、干燥后得到Au-Ag /Cu2O復(fù)合納米材料。
[0011]其中，所述Cu20、HAuCl4和AgNO3的質(zhì)量比為 10: 5.17: 4.71。所述Cu20、HAuCl4和AgNO3的體積比為100:3:3。
[0012]優(yōu)選的，所述HAuCU溶液的濃度為0.03 mol.L—1，AgNO3溶液的濃度為0.05moI.L—1O
[0013]其中，光照還原反應(yīng)條件為:鎢燈光催化反應(yīng)器功率500W，光照時(shí)間0.5?2 h;超聲分散的條件為:超聲機(jī)功率250 W，超聲時(shí)間為0.5 ho
[0014]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種上述的金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料在檢測(cè)過(guò)氧化氫中的應(yīng)用，所述金屬/氧化亞銅復(fù)合納米材料為Au-Ag/Cu20復(fù)合納米