[发明专利]Mg2+掺杂ZnO纳米光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及到光催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，半导体金属氧化物和硫化物作为光催化剂，例如TiO₂、ZnO、CdS、WO₃等，引起了人们广泛的关注。在这些催化剂中，ZnO作为直接带隙的宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37eV，是一种极其重要的催化剂。ZnO作为光催化剂降解有机污染物已经被很多人研究过。然而，作为光催化剂ZnO也有其自身的缺点，例如，它的催化效率不是很高，不能满足商业应用。因而，就有很多研究工作研究提高ZnO的光催化效率，一般情况下，选用适当的表面空位或捕获剂捕获空位或电子可使复合过程受抑制，进而就可以提高其光催化效率。目前，可明显抑制电子-空穴对复合的方法主要包括减小半导体粒子的尺寸、半导体之间的复合、表面敏化、金属离子的掺杂以及贵金属的表面沉积等，其中金属离子的掺杂是一种很有效的办法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种操作简单、所得催化剂光催化效率高的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：以苯甲醇为溶剂，在180℃条件下，六水合硝酸锌、0.01mol/L的无水硫酸镁水溶液、1mol/L的氢氧化钠水溶液反应24小时，六水合硝酸锌与无水硫酸镁、氢氧化钠的摩尔比为1∶0.01～0.04∶0.5～1.5，冷却、用去离子水洗涤3次再用无水乙醇洗涤3次，去除溶剂及副产物，将洗涤后的产物放入烘箱中，70℃干燥12小时，制备成Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂。

本发明中六水合硝酸锌与无水硫酸镁、氢氧化钠的最佳摩尔比为1∶0.01∶1。

采用本发明方法制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂，在紫外光照射下催化降解罗丹明B的降解速率高于纯ZnO纳米光催化剂。

附图说明

图1是六水合硝酸锌与无水硫酸镁不同摩尔比制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的X-射线衍射光谱图。

图2是六水合硝酸锌与NaOH不同摩尔比制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的X-射线衍射光谱图。

图3是实施例1制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的扫描电子显微镜图。

图4是实施例2制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的扫描电子显微镜图。

图5是实施例3制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的扫描电子显微镜图。

图6是实施例4制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的扫描电子显微镜图。

图7是实施例5制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂的扫描电子显微镜图。

图8是对比实施例制备的ZnO纳米光催化剂的扫描电子显微镜图。

图9是六水合硝酸锌与无水硫酸镁不同摩尔比制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂催化降解罗丹明B不同时间的紫外可见吸收光谱图。

图10是六水合硝酸锌与NaOH不同摩尔比制备的Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂催化降解罗丹明B不同时间的紫外可见吸收光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

将六水合硝酸锌0.595g(0.002mol)、0.01mol/L的无水硫酸镁水溶液2mL(0.00002mol)、1mol/L的氢氧化钠水溶液2mL(0.002mol)加入盛有30mL苯甲醇的反应釜中，使固体溶解，加热至180℃，恒温反应24小时，反应完后，自然冷却至室温，所得白色沉淀4000转/分钟离心分离5分钟，先用去离子水洗涤3次再用无水乙醇洗涤3次，去除溶剂及副产物，将洗涤后的产物放入烘箱中，70℃干燥12小时，制备成Mg²⁺掺杂ZnO纳米光催化剂。

实施例2