铜基纳米材料的制备及催化性能范文

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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。

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。

作者：李荡 单位：凯里学院