[发明专利]一种以棉纤维为模板制备松针状氧化锌的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料氧化锌的合成技术领域，具体涉及一种以棉纤维为模板制备松针状氧化锌的方法。

背景技术

化学工业的迅速发展带来了巨大的环境问题，水污染是环境污染的一个重要方面，与传统的水处理技术相比，光催化技术具有环境友好、操作条件易控和污染物去除彻底等优点，光催化过程中催化剂性能的优劣直接影响光催化效果。

另外在工农业生产及人们生活中常常需要对一些有毒有害、易燃易爆气体进行检测，以防事故的发生。因此，具有低成本、快反应、高灵敏度及高选择性的气体传感器材料是当前人们对气体传感器的研究热点之一，如用于检测司机酒驾及工农业生产中乙醇浓度的乙醇传感器一直受到研究者的重视。

氧化锌是一种新型无机功能材料，广泛应用于太阳能电池、光催化、气敏传感器和发光二极管等领域。由于材料的结构（微结构）、尺寸和形貌等因素对材料的性能及应用具有重要的影响，因此采用不同的制备方法合成特定形貌的氧化锌对提高其光催化性能和气敏性能具有重要的意义。

生物模板法是一种融合了生命科学和材料科学而发展起来的制备材料的新方法，生物模板法与传统的方法相比具有很多的优点，如反应条件温和、制备工艺简单、价格低廉、过程易于控制且可以得到普通化学方法无法得到的复杂形貌结构。目前已有一些文献报道采用生物模板法制备氧化锌，如以木质素为模板制备介孔状氧化锌，以纸张为模板合成纳米棒状氧化锌和以球菌为模板合成中空球状氧化锌等，棉纤维相对于其它模板价廉易得且环境友好，以棉纤维为生物模板合成无机功能材料氧化锌的方法未见相关报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种以棉纤维为模板制备松针状氧化锌的方法，该方法制得的松针状氧化锌同时具有高效可见光催化性能和气敏性能。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种以棉纤维为模板制备松针状氧化锌的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）用摩尔浓度为1-6mol/L的氢氧化钠溶液浸渍棉纤维4-10h或用摩尔浓度为2-6mol/L的氨水溶液浸渍棉纤维1-6h后于80-120℃干燥备用；（2）将处理过的棉纤维浸渍在硝酸锌与柠檬酸形成的溶胶中2-10h，硝酸锌与柠檬酸的摩尔比为1:1-5，然后于60-90℃干燥至形成凝胶；（3）将凝胶在程序升温炉内以1-10℃/min的升温速率升温至400-600℃煅烧2h制得松针状氧化锌。

进一步限定，制得的松针状氧化锌的松针长度为1-2μm。

本发明以棉纤维为模板，利用溶胶-凝胶过程并调整反应参数合成了具有高效光催化活性和气敏性能的松针状氧化锌，参与反应的原料廉价易得，环境友好，操作简单，产物收率高且光催化性能及气敏性能较好。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的松针状氧化锌的扫描电镜图，图2是本发明实施例1制得的松针状氧化锌在可见光下降解10mg/L活性黑溶液的光催化降解曲线，图3是本发明实施例1制得的松针状氧化锌在350℃工作温度下对100ppm乙醇的响应恢复曲线，图4是本发明实施例1制得的松针状氧化锌在350℃工作温度下对100ppm不同气体的灵敏度图表。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

用摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液浸渍棉纤维10h后于90℃干燥备用；将处理后的棉纤维浸渍在摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:4 形成的溶胶中8h，然后于60℃干燥至形成凝胶；最后将凝胶采用1℃/min的升温速率在程序升温炉中升温至400℃煅烧2h制得松针状氧化锌。