实验14　球状氧化亚铜的制备及吸附性能

一、实验目的

① 掌握测定氧化亚铜吸附性能的方法。

② 了解掌握球状氧化亚铜的制备方法。

二、实验原理

氧化亚铜是一种非常重要的金属缺位的p型半导体，禁带宽度为2.0eV，可以被400～800nm的可见光激发，在太阳光的照射下能有效地产生光生载流子，其光电转换效率可达到18%，而且储存量广，无毒价廉，因此被认为是用于太阳能电池的有希望的物质。纳米氧化亚铜因其优越的光催化性能，在环境污染治理中受到了环境研究者重视，被应用于废水处理。而且大量的实验表明，多晶态的氧化亚铜不像单晶氧化亚铜，可反复使用而不会被还原成Cu（0）或是氧化成Cu（Ⅱ），稳定性很好。

偶氮染料作为最大的一类合成染料，大多数有“三致”（致癌、致突变、致畸）作用，且含有偶氮染料的废水具有污染物浓度大、色度深、化学性质稳定、难生物降解、抗光解、抗氧化性强的特点，是一种难降解的环境有毒物质，对水体环境危害大，因此必须对其进行净化处理。吸附法脱色技术具有操作简单、成本低等优点，具有广泛的应用前景。多孔氧化亚铜小球是一种很好的吸附材料，其制备方法简单、成本低廉、吸附脱色效果好。

本实验以醋酸铜为铜源，以盐酸羟胺为还原剂，明胶为表面活性剂，采用沉淀法制备了氧化亚铜，研究了它对偶氮类染料甲基橙的吸附性能。

三、实验设备与材料

① 设备：恒温水浴，离心机，磁力搅拌器，扫描电镜，X射线衍射仪，紫外-可见分光光度计，真空干燥箱。

② 试剂：醋酸铜，氢氧化钠，聚乙烯吡咯烷酮，无水葡萄糖，甲基橙，乙醇。

四、实验步骤与方法

（1）球状氧化亚铜的制备

取10mmol Cu（CH₃COO）₂·H₂O（醋酸铜）和0.4mmol PVP（聚乙烯吡咯烷酮）溶于80mL乙醇/水溶液（体积比为1∶1）中，超声溶解得Cu（Ⅱ）-PVP溶液，再加入70mmol氢氧化钠超声溶解，最后加入10mmol葡萄糖（C₆H₁₂O₆），超声反应30min得红色氧化亚铜颗粒。制备的Cu₂O颗粒于10000r/min的速率离心5min，用去离子水离心洗涤2次后，用乙醇洗涤多次，于60℃真空干燥6h，可得球状氧化亚铜。

（2）吸附实验

于250mL烧杯中，加入100mL浓度为20mg/L的甲基橙溶液，再向其混合液中加入0.5g球状氧化亚铜，恒速搅拌，每隔10min取8mL混合液于10000r/min的速率离心5min，再以蒸馏水为参比，取上清液测其吸光度值。

五、数据记录与处理

① 根据X射线衍射测试结果，制备的氧化亚铜特征衍射峰对应的2θ衍射角为： 　　　 。　 

② 根据扫描电镜测试结果，制备的氧化亚铜的形貌为 　　　 。 

③ 吸附性能测定结果，见表14.1。

六、思考题

为什么测吸光度前要将氧化亚铜离心下来？

参　考　文　献

[1]　王文清，刘林.多孔球状氧化亚铜的制备及其吸附性能研究[J].武汉轻工大学学报，2010，29（4）：33-35.

[2]　宋继梅，张小霞，焦剑，等.立方状和球状氧化亚铜的制备及其光催化性质[J].应用化学，2010，27（11）：1328-1333.