[发明专利]一种微/纳结构氧化锌高效负载银纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种银纳米颗粒的高效负载方法，尤其是对微/纳结构氧化锌基体高效负载银纳米颗粒的制备方法。

背景技术

近年来，有机污染物对自然环境和人类健康造成了严重的危害，如何有效的降解这些污染物是人们关注的重点。传统的环境修复技术，如物理吸附、化学煅烧、微生物降解等技术都存在着一些不足，如修复周期长、无法起到移除污染物的作用、耗能大、处理过程中会产生毒性更大的物质等。光催化降解能够直接去除二次污染物，工艺简单、常温下就能进行，大大降低环境修复的成本。作为一种传统的半导体光催化剂，氧化锌一直受到大家关注和研究。但是传统的氧化锌容易光腐蚀，只能在紫外区域光催化，效率低。为了解决这些不足和缺陷，一方面从氧化锌本身的结构上改良，如构筑微/纳结构氧化锌，提高结构稳定性，改善自身光腐蚀等；另一种有效的方法就是用贵金属修饰氧化锌，这样有助于载流子的重新分布，电子从费米能级较高的半导体转移到较低的金属，直至二者的费米能级相同，从而形成俘获激发电子的肖特基势垒，避免了电子空穴的复合，电子、空穴得到了有效分离，最终提高了光催化剂的光量子效率。

在氧化锌基体上负载贵金属银，被很多研究者证明是一种提高光催化作用的有效方法，并且，银纳米颗粒在基体上的分散度越高，半导体-银复合体系的光催化性能越好。但是贵金属银的成本高，如何有效的利用银源，提高其转化效率，提高其在基体上的分散度是对半导体基体进行负载的难点。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种转化效率高、分散性好的银纳米颗粒的高效负载方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种微/纳结构氧化锌高效负载银纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备氯化亚锡敏化的氧化锌：将15-30mg制备好的氧化锌片状球分散于10-15ml的3-5mM的氯化亚锡乙醇溶液，搅拌1-2h后，离心，干燥，得到淡灰色粉末，即为氯化亚锡敏化后的氧化锌；

（2）制备种籽晶后的氧化锌:将步骤（1）得到氯化亚锡敏化后的氧化锌分散于5-6mM的硝酸银乙醇溶液10-20ml，搅拌20-30min后得到淡褐色浑浊液，自然沉降，去除澄清溶液，干燥剩余粉末，得到淡褐色粉末，即为种籽晶后的氧化锌；

（3）制备微/纳结构氧化锌高效负载银纳米颗粒：取0.01-0.03M银氨溶液10-12ml，加入步骤（2）中得到种籽晶后的氧化锌中，取1-2ml甲醛还原溶液，搅拌下逐滴加入分散有粉末的银氨溶液中，20-30min后，得到黑色浑浊液；自然沉降后，去除上层溶液，干燥剩余黑色粉末，即得负载银纳米颗粒的微/纳结构氧化锌。

所述的微/纳结构氧化锌高效负载银纳米颗粒的制备方法，其特征在于步骤所述的甲醛还原溶液为0.4-1.0ml甲醛、9.2-18.0ml无水乙醇和0.4-1.0ml水混合所得。

本发明的有益成果：

其一，上述制备方法得到了高利用率高分散性纳米银颗粒修饰的氧化锌；其二，这种负载方法修饰后的氧化锌，在光催化降解有机染料方面性能大大增强；其三，这种制备方法在制备的过程中，未引入其他表面活性剂，后处理方便；其四，整个制备工艺操作简单。

附图说明

下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。

图1是负载银纳米颗粒前后，对氧化锌粉末使用X射线衍射仪（XRD）进行表征的结果之一。由XRD谱图可看出，负载银纳米颗粒前，与氧化锌六方晶系结构的标准谱图JCPDS 36-1451相同，负载银纳米颗粒后，出现三个很强的峰，它们与金属银面心立方晶系的标准谱图JCPDS 04-0783相同。

图2是对负载银纳米颗粒前后的样品，进行扫描电镜进行表征的结果之一。其中，图2a为单一氧化锌片状球的SEM照片，由其可看出目标产物是由薄片构成的微/纳结构球，球的直径主要分布在1～2μm；图2b是负载银纳米颗粒后氧化锌的高倍扫描照片，可以清楚地看到薄片上均一的负载有粒径约为20～50nm的颗粒，且这些纳米颗粒分散度很好。