工业在进行生产的过程中, 需要消耗大量的能源, 近年来, 我国能源短缺的问题越来越严重, 为了有效的缓解能源紧张的问题, 就需要提高能源的利用率。对此, 专家和学者进行了深入的研究, 现已经研究出了一些有效的方法, 通过新技术和新材料, 研制出新型的复合材料, 在工业生产中应用, 这样一来, 能源短缺的问题得到了有效的缓解, 同时, 也保护了环境。
1 铜基纳米材料的制备
近年来, 环境污染已经引起了人们的高度重视, 在对环境污染进行治理及检测时, 纳米材料有着有很重要的作用, 但是纳米材料比较容易发生团聚, 进而使其性能和应用受到一定程度的影响, 解决团聚问题的有效措施就是对纳米材料的尺寸和外貌进行控制。Cu是一种金属, 导电性和导热性都比较高, 氢氧化铜 (Cu2O) 的应用范围非常广, 比如太阳能转化、电化学等, 由于具备比较好的催化作用, 因此被称之为光催化剂, 在光照条件下, 有机污染物能够被有效的催化降解。鉴于这二者的优点, 对Cu-Cu2O纳米材料进行合成, 并通过水热、气相沉积等方法进行控制, 但是在实际操作中, 难度和复杂程度都比较高。碳 (C) 的电化学特性是比较优异的, 由此, 通过C、Cu、Cu2O, 合成复合纳米材料, 在进行制备时, 工艺比较简单。
此种复合在进行制备时, 首先要在蒸馏水中加入二水合氯化铜, 随后, 再相继的加入油酸钠、正己烷、乙醇, 加完之后, 这些物质会发生溶解反应, 完全溶解之后, 再加入氢氧化钾, 在增加这些物质的过程中, 物质的量要符合规定。进行磁力搅拌, 完成之后进行加热, 达到70℃之后保持2小时, 以便于促进混合物的完全反应, 反应完成之后, 进行冷却, 温度降到室温即可。下方水相通过分液漏斗除去, 并用蒸馏水洗涤, 目的是将其中多余的盐洗去, 可以反复进行多次洗涤。完成之后, 将混合物与无水硫酸钠混合到一起, 经研磨之后, 放置在管式炉中, 进行焙烧, 温度为400℃, 持续时间为4小时, 焙烧完成之后进行冷却处理, 冷却之后, 进行洗涤, 洗涤需要采用蒸馏水和乙醇, 洗涤完成之后, 干燥保存[3]。
2 光催化实验
光催化实验的目的就是对其催化性能进行研究, 实验需要借助相应光化学反应仪来进行。实验时, 所采用的光源为100W的汞灯[1]。混合物制备完成之后, 选择5mg与甲基橙溶液进行混合, 在黑暗条件下, 在光催化管中充分的搅拌二者的混合溶液, 搅拌时间为1小时, 搅拌完成之后, 将汞灯打开进行照射, 开始实验, 在实验的过程中, 需要利用紫外可见光谱计, 主要目的是对甲基橙溶液浓度进行测试, 经过不同时间的照射之后, 甲基橙溶液的浓度用C来表示, 初始浓度为C0, 用C除以C0, 就可以计算出降解率。
3 实验结果
经过光催化实验时候, 就可以研究出制备的铜基纳米材料的催化性能。在进行实验时, 通过甲基橙溶液光催化性能的评价, 了解复合材料的催化性能。在未加入催化剂时, 甲基橙溶液的降解率比较低, 即使经过汞灯的照射, 降解率也未提升, 不过, 在加入催化剂之后, 其所具备的降解率显著提升[2]。在进行400℃焙烧时, 当时间不断的变化时, 降解率也不断的发生变化, 在进行实验时, 当铜盐与碱的比例不相同, 制备出来的复合物所具备的光催化效果也不相同, 经过实验发现, 当二者的比例是1:2.5时, 光催化效果处于最佳的状态。在利用汞灯照射3个小时之后, 光降解率已经超过了97%。另外。在进行实验的过程中, 同样是在400℃焙烧的情况下, 只以铜盐作为催化剂, 不加入碱, 这时, 复合物的光催化效果是最差的, 之所以会产生这样的结果, 主要的原因就是Cu2O的量不同。前面已经说过, Cu2O的光催化性能是比较好的, 在进行复合物制备的过程中, 如果Cu2O的含量比较高, 那么合成物的光催化性能就会比较好。经过光催化实验可知, Cu-Cu2O-C复合纳米材料所具备的催化性能是比较优越的, 除此之外, 此复合物的气敏性能也是比较好的。
4 结语
经过相应的制备步骤, 合成了Cu-Cu2O-C复合纳米材料, 为了对其催化性能进行研究, 进行了光催化实验, 实验结果证明其所具备的催化性能是比较优异的。铜基纳米材料制备的成功在很大程度上缓解了我国能源短缺的现状, 将其应用到工业生产之后, 一些有机污染物能够被迅速的降解, 从而有效地保护了环境, 基于铜基纳米材料优异的催化性能, 其在未来将会具备比较广阔的应用前景。不过, 当前在进行铜基纳米材料合成时, 还存在一定的问题, 影响了铜基纳米材料的性能, 据此, 我国应该加大研究的力度, 以便于合成出更加完善的铜基纳米材料。
摘要：当前, 使用比较广泛的催化剂为金、钯、银等, 这些金属均属于贵金属。不仅价格比较高, 而且储量也是有限的, 并且在使用的过程中, 浪费比较严重。为了降低成本, 节约贵金属, 将铁、铜等便宜金属作为催化剂引进来。在进行纳米材料的制备时, 以Cu作为催化剂, 制备出新型的复合材料, 这种复合材料的性能非常优越, 基于此, 本文对铜基纳米材料的制备及催化性能进行了研究。
关键词：铜基纳米材料,制备,催化性能
参考文献
[1] 赵斯琴, 郭敏, 张梅等.Y3+和Eu3+离子共掺杂Ti O_2纳米材料的制备及其光催化性能[J].北京科技大学学报, 2010, (03) :355-359.
[2] 孙磊, 张文凤, 王治华等.铜纳米材料的制备及应用研究进展[J].河南大学学报 (自然科学版) , 2012, (03) :258-266.
[3] 朱宝林, 赵伟玲, 曾晨婕等.一维Cd S/Ti O_2纳米材料的制备及其光催化性能[J].催化学报, 2011, (10) :1651-1655.