一种全光谱响应的光电极材料及其制备方法

本发明涉及材料制备，特别是涉及一种全光谱响应的光电极材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前国内常规的有机废水处理技术主要分为生物方法、物理方法和化学方法，其中光催化技术因操作简单、处理效率高、稳定性好，产物矿化度高等优点，近年来在废水处理领域受到了极大的关注。传统的光催化材料存在着光吸收波长范围狭窄的问题，主要利用占太阳光5%的紫外和46%的可见光，而对占太阳光49%的红外光的利用较少，目前对红外光催化剂的制备主要集中在稀土和贵金属元素中如caf2:yb3+/er3+、nayf4:yb3+/er3+、ags2、tm3+/tio2，红外光响应的稀土和贵金属催化剂解决了传统光催化剂光吸收波长范围窄的问题，但因其昂贵的价格，不利于材料的大量制备生产。cn119702023公开了一种铜基的全光谱响应光催化剂，但cu2(oh)po4催化剂中磷元素的浸出，可能导致处理后的废水中磷元素超标，导致水体富营养化，而用硫酸根代替磷酸根的cu3(oh)4so4与cu2(oh)po4具有相似的正八面体结构(chemistry a european j 13583-13587 2015-09-21)，对红外光也具有响应能力，但粉末催化剂存在着难回收和光生载流子易复合的问题。而光电催化（pec）将电化学与光催化技术结合，利用光催化剂制备为光电极使得催化剂便于回收、通过外加电压，使得光生电子和空穴迅速彻底分离，显著提高光催化反应速率。而目前常用的tio2光电极，存在光响应范围窄，集中在紫外，可见光的范围内，对太阳光利用不足的问题。

2、总体说目前光电极制备存在：成本高昂、性能不稳定、光能利用率低等问题，因此利用cu3(oh)4so4开发一种新型高效、低成本的具有全光谱响应能力的光电极及其制备方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种全光谱响应的光电极材料及其制备方法和应用，通过水热法合成全光谱响应的光电极，提高光源利用率，拓展材料的光谱响应范围，增强光电催化活性，提高光电催化对污染物的降解能力。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一，一种全光谱响应的光电极材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将cu源和co(nh2)2加入水中混匀，得到混合液；

5、将导电基底置于所述混合液中进行水热反应，水热反应所得产物经洗涤、干燥，得到所述光电极材料。

6、本发明技术方案之二，一种利用上述的制备方法制备得到的光电极材料。

7、本发明技术方案之三，上述的光电极材料在降解废水中的有机污染物中的应用。

8、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

9、（1）本发明将cu源（cuso4·5h2o）、co(nh2)2和水混匀加入导电基底（泡沫镍）后水热法制备光电极，条件温和、操作简单，光电催化降解污染物效果显著，稳定性良好且成本较低，适合工业化生产及应用；

10、（2）本发明所制备的样品具有更大的光谱响应范围，提高了光电极的光利用率和光电催化降解污染物的性能，从而使得光电催化活性得到提高。

1.一种全光谱响应的光电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述cu源为cuso4·5h2o。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述cu源与所述co(nh2)2的摩尔比为（0.5~3）:1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中cu源的浓度为0.09~0.13mol/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的条件设置如下：120~140℃反应8~10小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电基底为泡沫镍；所述泡沫镍的孔径0.1mm~5mm，孔隙率为60%~90%。

7.一种根据权利要求1~6任一项所述的制备方法制备得到的光电极材料。

8.如权利要求7所述的光电极材料在降解废水中的有机污染物中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述有机污染物为吡虫啉；所述废水中有机污染物的浓度为10~20mg/l。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，降解的条件设置如下：构建异相光电催化体系，利用光电极材料为工作电极，铂电极为对电极，氙灯光源系统模拟太阳光或者太阳光为光源，向所述废水中加入na2so4、h2o2实现有机污染物的降解；