[发明专利]一种氧缺陷型ZnO光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧缺陷型ZnO光催化剂及其制备方法，属于光催化材料技术领域。

背景技术

光催化技术广泛应用于环境、能源等方面，光催化材料的性能对光催化技术是至关重要的。传统光催化剂ZnO由于无毒、廉价、性质稳定被广泛应用于光催化领域。但是它也有弊端例如：1.只能在紫外光区域产生响应；2.光生电子-空穴对复合率较高；3.有光腐蚀性，这些严重阻碍了ZnO在光催化方面的应用。因此，对光催化剂ZnO进行深入研究，提高光催化活性，拓展光催化响应范围，抑制光腐蚀是非常有必要的。一些研究者们对ZnO已经进行了大量的研究，并且在抑制光生电子-空穴对的复合，产生可见光活性及抑制光腐蚀方面也已经取得了一定的研究成果，例如利用ZnO和非金属、金属的掺杂或者与其它半导体的复合等技术。但是，利用这些技术在拓展ZnO可见光响应范围方面，很多时候是以牺牲紫外光活性为代价的，因此，需要寻找一种既能有效的提高光催化活性，又能拓展在可见光区域的响应，并且不降低ZnO紫外光光催化活性的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧缺陷型ZnO光催化剂及其制备方法，该方法是利用简单、廉价的方法使传统的光催化剂ZnO在不牺牲紫外光活性的基础上产生较高可见光活性，从而可以充分利用自然能源太阳光使其产生较宽范围的高光催化活性。

本发明所提供的一种氧缺陷型ZnO光催化剂的制备方法，包括如下步骤：将纳米ZnO粉末进行真空脱氧即得产品。

上述的制备方法中，所述纳米ZnO粉末的粒径可为20nm~50nm。

上述的制备方法中，所述真空脱氧的温度可为240~260℃，具体可为240℃、245℃、250℃、255℃或260℃。

上述的制备方法中，所述真空脱氧的时间可为3h~9h，具体可为3h、4h、5h、7h或9h。

上述的制备方法中，所述真空脱氧的真空度低于0.133Pa。

本发明还提供了由上述方法制备的氧缺陷型ZnO光催化剂；该氧缺陷型ZnO光催化剂在可见光或紫外光照射下均表现出高的光催化活性。

本发明提供的氧缺陷型ZnO光催化剂产生了较高的可见光催化活性，并且紫外光光催化活性也有所提高；本发明提供的制备方法，原料价廉，工艺简单，效果明显，因此有效降低了产品成本，可以提高太阳光的利用率，具有很高的实用价值和应用前景。

附图说明

图1为实施例1中纳米ZnO在He气氛下的程序升温脱氧（O₂-TPD）曲线。

图2为纳米ZnO和真空脱氧处理后的的ZnO在可见光照射下降解亚甲基蓝（MB）的动力学速率常数（k）对比图；其中，图2（A）为纳米ZnO和实施例2中经真空脱氧处理后的ZnO在可见光照射下降解MB的动力学速率常数（k）对比图，图2（B）为纳米ZnO和实施例3中经真空脱氧处理后的ZnO在可见光照射下降解MB的动力学速率常数（k）对比图。

图3为纳米ZnO和真空脱氧处理后的的ZnO在紫外光照射下降解亚甲基蓝（MB）的动力学速率常数（k）对比图；其中，图3（A）为纳米ZnO和实施例2中经真空脱氧处理后的ZnO在紫外光照射下降解MB的动力学速率常数（k）对比图，图3（B）为纳米ZnO和实施例3中经真空脱氧处理后的ZnO在紫外光照射下降解MB的动力学速率常数（k）对比图。

图4为纳米ZnO和在255℃和5h真空脱氧处理后的ZnO的表征谱图；其中，图4（A）、图4（B）和图4（C）分别为UVDRS、PL和EPR谱图。

图5为纳米ZnO和在255℃和5h的真空脱氧后的ZnO的光电流测试结果；其中，图5（A）为在可见光照射下的光电测试结果，图5（B）为紫外光照射下的光电流测试结果。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明中使用的初始物质为市售的纳米ZnO粉末，其粒径为20nm~50nm；脱氧气体为惰性气体He气。

目标降解物为市售的分析纯亚甲基蓝（MB）。

实施例1、ZnO的O₂-TPD