[发明专利]一种汉堡形状ZnO纳米光催化剂的可控生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汉堡形状ZnO纳米光催化剂的可控生长方法，主要是采用水热合成法在160^oC制备了一种汉堡形状ZnO纳米光催化剂，并对其光催化降解罗丹明B的性能进行了测试。

背景技术

近年来由于人类生产与生活所造成的污染已经远远的超过自然界的自降解能力，所以寻找高效率低能耗的降解污染物途径已成为迫在眉睫的问题。光催化氧化处理有机废水技术是一项易操作、耗能低、无二次污染，具有广阔应用前景的新技术。然而其实际应用仍然受光催化效率较低所限制，因此，寻找高效率光催化剂已经成为一项重要的研究课题。

作为一种宽禁带（ΔE= 3.37 eV）、高束缚激子能（60MeV）的半导体材料，氧化锌（ZnO）以其优异的电学、磁学和光学性能而在太阳能电池、蓝紫光发光二极管、激光器、紫外探测器、气体探测器和光催化等方面有着广泛的潜在应用价值。它是一种高效、无毒、价格低廉的重要光催化剂，在降解环境污染物领域备受关注。众所周知，无机材料的形貌对其多样化的性能及其相应的应用有重要的影响，而ZnO是一种具有丰富多样形貌的宽禁带半导体材料。因此，制备特殊形貌的ZnO纳米材料，可以很好的改善其光学性质，提高其光催化性能。

ZnO微纳米材料通常是通过热蒸发，有机金属化学气相沉积，热化学气相沉积，微波等离子体沉积，分子束外延，模板等方法获得。然而，这些获得氧化锌微纳米材料需要的方法需要在高温条件而且过程很复杂，这样就很容易使氧化锌微纳米材料里带有杂质，因此，我们急切需要探索一种获取氧化锌微纳米材料的简单途径，以满足工业化污染物处理发展所需的低成本大规模生产技术的要求。

发明内容

本发明采用水热合成法制备汉堡形状ZnO纳米光催化剂，具有生长温度低，成本低，便于大面积生长等特点，因此它已成为极有前途的的方法。我们期望通过此方法合成出形貌可控的汉堡形状ZnO纳米光催化剂。

本发明的技术解决方案：采用水热合成法，在较低的温度下（160^oC）实现汉堡形状ZnO纳米汉堡的自组装生长。

本发明是这样实现的：一种汉堡形状ZnO纳米光催化剂的可控生长方法，采用水热合成法，具体方法如下：

a 、配制摩尔浓度为1-2mol/L的氢氧化钠溶液, 以及醋酸锌/柠檬酸钠的混合溶液，使混合溶液中醋酸锌的摩尔浓度为氢氧化钠溶液的1/2，柠檬酸钠摩尔浓度为氢氧化钠溶液的1/50，分别将两种溶液磁力搅拌15分钟使溶质完全溶解，所用的三种溶质的摩尔比为氢氧化钠：醋酸锌：柠檬酸钠=50:25:1，待用；

b、取等体积的氢氧化钠溶液与醋酸锌/柠檬酸钠混合溶液，在将醋酸锌/柠檬酸钠混合溶液处于磁力搅拌的情况下，将步骤a所获得的氢氧化钠溶液逐滴加入步骤a所获得的醋酸锌/柠檬酸钠的混合溶液中；

c 、待步骤b中的氢氧化钠溶液滴加完毕后，将所得的悬浊液先进行磁力搅拌15分钟，然后超声15分钟，待用；

d、将步骤c所获得的悬浊液移入聚四氟乙烯反应釜；

e、将步骤d中的聚四氟乙烯反应釜拧紧后放入温度为160^oC的烘箱中烧结10h；

f 、反应后将步骤e中的聚四氟乙烯反应釜在室温条件下自然冷却至室温后，将聚四氟乙烯反应釜中的上清液倒掉，取出底部白色的粉末；

g、 先用无水乙醇清洗步骤f中得到的粉末4次，再用去离子水清洗粉末4次，最后将清洗完的粉末放在60-100^oC的干燥箱中干燥8-12h,使粉末完全干燥即可。

本发明的优点：水热法生长温度低，成本低，而且操作简单，便于大规模生长，可以实现汉堡形状ZnO纳米自组装生长，所制备的汉堡形状ZnO纳米光催化剂可以在2小时内 将7mg/L 的罗丹明溶液降解90%以上，为满足工业化污染物处理发展所需的低成本大规模生产技术的要求带来了希望。

四、附图说明

图1本发明制备的氧化锌纳米汉堡的XRD图。

图2本发明制备的氧化锌纳米汉堡的SEM图。

图3本发明制备的氧化锌纳米汉堡的光致发光谱图。

图4本发明是制备的汉堡形状ZnO纳米光催化剂的光催化降解罗丹明B图。

五、具体实施方式