[发明专利]一种氧化锌复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于化学领域、化工领域、环境工程领域，涉及一种氧化锌复合光催化剂及其制备方法和应用。首先采用液相共沉淀法制备三维微米花状锌基前驱物,经高温煅烧制备多孔氧化锌微米花，再以硝酸银为前驱体，进一步用紫外光辐照法将吸附在多孔氧化锌表面的银离子还原成纳米银粒子，从而制备Ag/ZnO复合材料，得到氧化锌复合光催化剂。本发明还提供了由上述制备方法制备的氧化锌复合光催化剂，以及所述氧化锌复合光催化剂在紫外光照射条件下，用于在水体中降解甲醛的应用。本发明制备的Ag/ZnO复合材料，具有比表面积大，光催化反应活性位点高等优点，可用于在紫外光下的光催化降解甲醛液体。

技术领域

本发明属于化学领域、化工领域、环境工程领域，涉及一种氧化锌复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，甲醛作为化工原料广泛应用于塑料、印刷、农药、杀虫剂、建筑材料等领域，以上各类工业会排放大量含甲醛的废水，除此以外，一些医学和食品业防腐用的福尔马林溶液污水也会造成水质的污染，这些污水排入河流湖泊等，直接对水产业和农业造成严重危害，不仅对人体的身体健康有严重的危害，而且对人们居住环境及生态环境也构成极大的威胁。传统的用于去除甲醛气体的方法有通风换气、物理吸附、生物净化、膜分离技术等，但这些方法都只是转移甲醛的位置，并没有从根本上去除甲醛，可能会造成二次污染。半导体光催化技术可直接在光照下，激发半导体价带上的电子跃迁到导带上，而在价带上留下空穴，光生电子和空穴可将周围的水和氧气氧化成具有更高氧化性能的羟基自由基和超氧自由基，这些自由基可以直接把甲醛氧化分解，生成二氧化碳和水，从本质上去除甲醛。其中氧化锌(ZnO)是一种最常用的半导体之一，常温下禁带宽度为3.37eV，具有较大的激子结合能、来源丰富、价格低廉、热稳定性和化学稳定性好、无毒等特点，被公认为是当前最有应用价值的半导体光催化剂之一，近年来得到了迅速的发展，广泛应用于污水处理、空气净化、自清洁建筑材料、太阳能电池、传感器等方面。

由于半导体光催化剂在光催化过程中，光生电子与空穴的高复合率严重影响其光催化效率，氧化锌作为其中之一也不例外，除此之外，光催化反应主要发生在催化剂与有机污染物的表面，ZnO光催化能力的大小与自身的形貌结构有很大的关系。现已有许多方法可以制备出各种形貌的ZnO，像纳米棒、纳米花、纳米线等、但这些形貌的ZnO往往比表面积较小，影响ZnO晶体光催化效能，并且制备出的大部分ZnO不能提供多的活性反应位点。因此，如何实现增大ZnO的比表面积，增加光催化反应中的活性反应位点，并且抑制ZnO的光生电子和空穴复合率，是提高ZnO光催化活性的要求之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种具有高催化活性的氧化锌复合光催化剂及其制备方法和在光催化降解甲醛中的应用。

本发明是这样实现的：

首先提供了一种氧化锌复合光催化剂的制备方法，采用液相共沉淀法制备三维微米花状锌基前驱物,经高温煅烧制备多孔氧化锌微米花，再以硝酸银为前驱体，进一步用紫外光辐照法将吸附在多孔氧化锌表面的银离子还原成纳米银，从而制备Ag/ZnO复合材料，得到氧化锌复合光催化剂。

更具体地，所述液相共沉淀法，以硝酸锌为原料，以六亚甲基四胺和二水合草酸作为共沉淀剂，其中六亚甲基四胺在锌基前驱物煅烧时可以放出气体形成多孔结构。其中沉淀剂与硝酸锌的摩尔比会影响合成的氧化锌的比表面积，从而影响催化效率。优选地，硝酸锌：六亚甲基四胺：二水合草酸的摩尔比＝1：1：0.5。

所述紫外光辐照法的条件为：30-125W的紫外灯光照射0.5-2小时。

所述紫外光的波长控制在220-380nm之间，主波长为365nm。在紫外光辐照之前，先在避光条件下将硝酸银溶液和多孔氧化锌的混合液进行搅拌，使银离子能够吸附在多孔氧化锌表面。

优选地，硝酸银和氧化锌的复合量为摩尔比1：10。