[发明专利]一种稀土元素掺杂改性纳米氧化锌-石墨烯复合光催化材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土元素掺杂改性纳米氧化锌‑石墨烯复合光催化材料的制备方法，将氧化石墨烯分散液和镧镉掺杂改性的纳米氧化锌、聚乙二醇和镁共掺杂的纳米氧化锌加入到蒸馏水中，先超声分散，再电动搅拌，加入水合肼，加热反应后，水洗至中性，真空干燥得掺杂改性纳米氧化锌‑石墨烯复合光催化材料。通过水合肼还原氧化石墨烯，以制备的镧镉掺杂改性的纳米氧化锌和聚乙二醇和镁共掺杂的纳米氧化锌为原料，制备掺杂改性纳米氧化锌‑石墨烯复合光催化材料；复合光催化剂具有良好的稳定性和光催化活性，通过多种金属离子复合掺杂、以及与石墨烯复合的方法对氧化锌进行改性，达到提高氧化锌光催化活性，拓宽氧化锌吸收光子的范围，方便回收的目的。

技术领域

本发明属于氧化锌材料领域，具体涉及一种稀土元素掺杂改性纳米氧化锌-石墨烯复合光催化材料的制备方法。

背景技术

光催化氧化技术具有清洁性、高效性以及稳定性等众多特点，能够将光能转

化为化学能，产生羟基自由基氧化水体中的难降解污染物质，受到了广泛的关注，

为处理高难降解废水提供了一种新的方法。光催化技术中最重要的就是光催化材

料的制备研究，半导体材料氧化锌是目前研究最热的光催化材料，具有很好的应

用前景。

染料废水具有毒性大，色度高，COD大，成分复杂，可生化性差等特点，一直是国内工业废水处理的难点。寻求高效、节能、环保、经济的科学方法处

理染料废水，一直是国内研究的热点。光催化技术作为一种新型的科学技术，在染料工业废水的处理上具有其他技术无法比拟的优势。半导体材料氧化锌具有很多优点-高效、无毒、原材料丰富、价格低廉等诸多优点，在光催化技术的应用中具有非常重要的研究价值。

半导体光催化剂能够通过氧化还原反应分解有机污染物，在降解处理污水有

机物方面有良好的效果，逐渐成为人们关注的焦点。氧化锌作为一种优良的半导体材料，具有良好的光电特性，被认为是具有潜力的光催化材料。但是，氧化锌在光催化应用中存在着光响应范围窄、电子和空穴的分离效率低、回收难等问题，从而使其应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种稀土元素掺杂改性纳米氧化锌-石墨烯复合光催化材料的制备方法，依照该方法制作的复合光催化材料具有较高的光催化活性，通过多次重复使用，复合催化剂仍具有较高的光催化活性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种稀土元素掺杂改性纳米氧化锌-石墨烯复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）微波法制备镧镉掺杂改性的纳米氧化锌：

将6-6.6份六水合硝酸锌和3.6-4份尿素混合，加入100-110份去离子水，加入硝酸镧、硝酸镉，充分搅拌溶解，调节溶液pH为9，放入微波化学反应器中，微波加热磁力搅拌、冷凝回流反应30-35min，将产物用无水乙醇洗涤，干燥后放入490-510℃的电阻炉中煅烧115-125min，冷却后研磨；

（2）均匀沉淀法制备聚乙二醇和镁共掺杂的纳米氧化锌：

在磁力搅拌和加热条件下，将B液缓慢滴加至A 液中，反应至出现浑浊，放入冷水浴中冷却至常温，再超声分散10-15min，转移至反应釜中，在100-103℃烘箱中反应3-4h后，冷却至常温，取出液体，静置分层，倒掉上层清液，将沉淀用蒸馏水洗涤2-3次、乙醇洗涤1-2次后，放在100-105℃烘箱中烘干后，用研钵研磨、置于坩埚中，放入马弗炉中进行煅烧后，冷却至常温；

（3）掺杂改性纳米氧化锌-石墨烯复合光催化材料的制备：