一种具有核壳结构的碳包铜纳米粒子及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108906048A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810588084.3(22)申请日2018.06.08(71)申请人华南农业大学地址510642广东省广州市天河区五山路483号(72)发明人张声森陈斯波(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人林丽明(51)Int.Cl.B01J23/72(2006.01)C01B3/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种具有核壳结构的碳包铜纳米粒子及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种具有核壳结构的碳包铜纳米粒子及其制备方法和应用，所述方法如下：S1：将柠檬酸铜粉末溶于水中，然后加入醇类溶剂，搅拌均匀，放入烘箱中烘干至柠檬酸铜重结晶；S2：将S1中盛有柠檬酸铜的瓷舟放入管式炉中，在所述瓷舟上加盖一个盛有柠檬酸的瓷舟，通入保护气体和还原气体并进行加热分解即得所述具有核壳结构的碳包铜纳米粒子；其中，S1中，所述柠檬酸铜溶液的质量浓度为0.1～2g/ml；S2中，所述加热温度为300～500℃，加热时间为4～6h。本发明提供的制备方法制备得到的具有核壳结构的碳包铜纳米粒子对氮化碳具有明显的助催化效果，可代替贵金属铂作为氮化碳的助催化剂，用以提升光催化效果。CN108906048ACN108906048A权利要求书1/1页1.一种具有核壳结构的碳包铜纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法如下：S1：将柠檬酸铜粉末溶于水中，然后加入醇类溶剂，搅拌均匀，放入烘箱中烘干至柠檬酸铜重结晶；S2：将S1中盛有柠檬酸铜的瓷舟放入管式炉中，在所述瓷舟上加盖一个盛有柠檬酸的瓷舟，通入保护气体和还原气体并进行加热分解即得所述具有核壳结构的碳包铜纳米粒子；其中，S1中，所述柠檬酸铜溶液的质量浓度为0.1～2g/ml；S2中，所述加热温度为300～500℃，加热时间为4～6h。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中，所述柠檬酸铜溶液的质量浓度为0.5g/ml。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中，所述加热温度为400℃，加热时间为5h。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中，所述烘箱的温度为60~90℃，烘干时间为8～24h。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，S1中，所述烘箱的温度为80℃，烘干时间为12h。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述柠檬酸铜和柠檬酸的质量比为0.1～1：3~5。7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中，所述保护气体和还原气体为掺有5%氢气的氩气。8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中，所述醇类溶剂为无水乙醇。9.权利要求1～8任一所述制备方法制备得到的具有核壳结构的碳包铜纳米粒子。10.权利要求9所述具有核壳结构的碳包铜纳米粒子作为助催化剂在提高氮化碳的光催化性能中的应用。2CN108906048A说明书1/5页一种具有核壳结构的碳包铜纳米粒子及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及纳米粒子制备方法技术领域，具体地，涉及一种具有核壳结构的碳包铜纳米粒子及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着全世界经济技术的发展，能源问题已经日渐成为经济社会可持续发展的最大阻碍。氢能是一种热值很高的清洁能源，氢气燃烧后只产生水而不会对环境产生污染；并且氢气还是一种用途广泛的化工原材料，在不饱和烃的加氢合成以及氨的合成都需要大量的氢气加入。[0003]光催化水分解制氢技术由于其主要利用可再生的和在地球上广泛可用的太阳能和水，被许多研究者认为是一种高效、低能耗和绿色的制氢途径。而决定半导体材料光催化效率的一个重要因素是光生电荷或空穴能够有效地从体相转移到材料表面，减少由于光生载流子复合造成的能量损失。研究发现，光生电子一空穴对会在20纳秒内发生复合，实现光催化半导体中光生载流子的有效地分离是一个巨大的挑战。在半导体材料上负载助催化剂，能够捕获光生电子或空穴，使他们快速转移到催化剂表面。前人研究发现，一些贵金属，例如:Pt(Sathishetal2007),Ru(Navarroetal2008),Pd(Rufusetal1993),Rh(Osterloh2007)等，可以将半导体导带上的电子迅速转移到金属表面，实现了电子和空穴的分离。不仅如此，这些贵金属还有降低产氢过电势的作用，从而极大地提高了半导体材料的光催化产氢活性。然而，Pt等贵金属资源稀缺且价格昂贵，不利于实际的应用和开发。[0004]因此，有必要开发和研究其他成本较低的助催化剂来替代贵金属才能走向实际应用等离子体金属纳米粒子(例如Cu、Ag、Au等)。发明内容[0005]本发明的目的在于克服