[发明专利]量子点修饰的纳米ZnO透明光触媒乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米氧化锌光触媒，具体的说是一种量子点修饰的纳米ZnO透明光触媒乳液及其制备方法。

背景技术

近年来，随着社会和经济的快速发展，各种工业、农业和日常生活产生的废水、废气、废渣使环境日趋恶化，同时，家居、工作、生活中的大量合成有毒材料日益影响着人们的身心健康，在各种有毒污染物降解研究领域，光催化技术正逐渐显现出其不可比拟的优势。光催化材料可在光照下把高分子污染物最终分解为无机小分子，处理效率高，操作条件易控制，且无二次污染。

自日本大学的藤岛昭教授首次发现TiO₂具有光催化功能以来，光催化技术开始广泛应用在降解、防污、杀菌、除臭等环境净化领域。纳米ZnO是继TiO₂之后的另一种被广泛应用在光催化领域的材料，其与TiO₂的带隙能相似，都可有效吸收紫外光，已有报道表明在降解生物难降解的有毒污染物方面，纳米ZnO光催化性能和量子产率要优于TiO₂。

但是纳米ZnO光触媒的相关产品目前尚未能被大规模开发和应用，其原因在于ZnO作为一种宽禁带材料（3.37eV）仅能吸收低于368nm以下的太阳光，对太阳光的利用率只有4%，且电子-空穴对易复合，光生载流子界面转移率低，这些不利因素极大地影响了ZnO光触媒的发展。为了开发能够被可见光激发的、具有高催化活性的ZnO光催化剂，人们进行了许多有益的尝试，采用各种方法对ZnO进行修饰，试图提高其光催化性能。Lu等人通过贵金属沉积，使用一步水热法制备了三维Ag/ZnO中空微球，实验表明ZnO表面沉积的Ag不仅可以作为电子库促进光生电子和空穴的分离，而且还提高了表面羟基的量，表现出了更高的光催化活性，但是贵金属沉积法原材料比较昂贵，不利于大规模的生产。关卫省等人采用水热法制备了Fe、Co、Ni掺杂剂Fe-Co、Fe-Ni共掺杂的ZnO光催化剂，实验表明金属离子Fe的掺杂提高了光催化活性，但是金属Co和Ni的掺杂却抑制了其光催化性能。Lahiri等人在ZnO上沉积了一层ZnS薄膜，使材料的整体禁带减小到2.8eV，使材料的吸收边带红移，提高了其光催化性能，但是其使用的制备要严格控制材料的极性方向，制备工艺复杂，很难实现产业化。

以上的这些方法虽然一定程度上提高了ZnO光触媒的光催化活性，但所得ZnO光触媒的光催化活性依旧不能满足产业化的需求，并且这些方法也基本上都因存在一些不可避免的缺陷或问题而无法产业化应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种光催化活性高、稳定性好的量子点修饰的纳米ZnO透明光触媒乳液，以解决现有方法所制备的ZnO光触媒产品光催化活性不好、稳定性差的问题。本发明的另一个目的是提供一种量子点修饰的纳米ZnO透明光触媒乳液的制备方法，以解决现有方法或是原材料价格昂贵、或是因制备工艺复杂难以产业化的问题。

本发明的第一个目的是按如下的技术方案实现的：

一种量子点修饰的纳米ZnO透明光触媒乳液，其含有以下组分：

量子点修饰的纳米ZnO 0.05-50wt%、羧酸0.1-6wt%、乳化剂1-10wt%、双氧水0.1-10wt%和水余量；

其中，所述量子点修饰的纳米ZnO中，量子点与纳米ZnO摩尔比为0.1-20%，所述量子点为Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点；所述双氧水为质量浓度25-35%的双氧水。

优选的，本发明所述量子点修饰的纳米ZnO透明光触媒乳液，含有量子点修饰的纳米ZnO 0.05-0.5wt%、羧酸1-4wt%、乳化剂1-4wt%、质量浓度30%的双氧水1-4wt%和水余量；更为优选的，所述羧酸、所述乳化剂和所述双氧水含量相等。

优选的，所述量子点修饰的纳米ZnO中，量子点与纳米ZnO摩尔比为0.1-10%。

所述Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点为硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化铅、硒化铅、碲化铅、硫化镁、硒化镁、碲化镁、硫化钙、硒化钙、碲化钙、硫化钡、硒化钡、碲化钡、硫化锌、硒化锌、碲化锌、硫化锶、硒化锶或碲化锶中任意一种或任意两种或两种以上。

所述羧酸为C_1-4脂肪羧酸，优选的，所述C_1-4脂肪羧酸为甲酸、乙酸、丁酸、苹果酸或酒石酸中的任意一种。

所述乳化剂为D-山梨醇、司盘-20、司盘-40、司盘-60、司盘-80、吐温-20、吐温-21、吐温-40、吐温-60、吐温-61、吐温-80、吐温-81、吐温-85、OP-9、OP-10或OP-15中的任意一种；优选的，所用乳化剂为D-山梨醇。