[发明专利]一种氧化铜氧化锌复合压电光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化铜氧化锌复合压电光催化材料及其制备方法和应用，其中方法主要包括：(1)将氢氧化钠与纯水混合搅拌溶解完全，升温至45℃，并加入表面活性剂搅拌均匀；(2)将可溶性铜盐与可溶性锌盐溶液用纯水混合溶解完全；(3)将配置好的(2)铜锌溶液缓慢滴加至(1)溶液中，调节最终混合溶液PH为中性，升温至95℃反应2.5h；(4)将反应产物反复离心清洗、烘干即得到氧化铜氧化锌复合压电催化材料。本发明的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料形态可控，结构稳定，催化效率高，具有良好的压电光电催化效应，能够在黑暗中实现有机污染物的高效降解及杀灭微生物，制备方法绿色和设备简单，成本低、便于大规模量产。

技术领域

本发明涉及化合物制备技术领域，尤其涉及一种氧化铜氧化锌复合压电光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

压电催化材料在外加微弱的机械力作用下就可以诱导材料颗粒表面电荷的不对称分布；表面富集的非平衡电荷能够引发电化学反应，在温和条件下可实现水和氧气分子的活化以及活性氧物种(Reactive Oxygen Species,ROS)的产生，从而实现各类催化反应。

已报道的以BaTiO3为代表的压电催化材料展现出高效的催化效能，但其制备繁琐、昂贵，常需要电极极化的方式使材料产生压电效益，不宜于批量生产和应用。纳米氧化锌作为光催化半导体材料已被广泛报道。然而，氧化锌颗粒因为光生电子和空穴复合几率高，从而影响其光催化、抗菌功效。氧化铜作为掺杂纳米颗粒被用于改善上述问题，有效的提高了其光催化功效。然而，光催化剂的缺点是在光照下才能起到功效，大大限制了应用范围。发展压电催化剂可有效克服上述困难，具有广阔应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色制备、成本可控、催化效能高、抗微生物性能高的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料，解决了催化材料在黑暗中实现催化效能的关键技术问题，实现了压电催化材料绿色、低成本、批量化制备，同时发现了氧化铜氧化锌复合压电光催化材料的机械相应抗微生物效能。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氧化铜氧化锌复合压电光催化材料，所述氧化铜氧化锌复合压电光催化材料中的氧化铜、氧化锌具有针状结构。

所述氧化铜氧化锌复合压电光催化材料为具有压电催化效益的材料。

本发明还提供了上述氧化铜氧化锌复合压电光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氢氧化钠与纯水混合搅拌溶解完全，升温，并加入表面活性剂搅拌均匀；

(2)将可溶性铜盐与可溶性锌盐溶液用纯水混合溶解完全。

(3)将配置好的(2)铜锌溶液缓慢滴加至(1)溶液中，调节滴加速度，滴加完毕后，调节最终混合溶液pH为中性，升温反应一段时间；

(4)将反应产物反复离心清洗、烘干即得到氧化铜氧化锌复合压电催化材料。

优选的，所述表面活性剂为石油磺酸钾、十二烷基苯磺酸钠中的一种。

优选的，所述可溶性铜盐为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜中的一种。

优选的，所述可溶性锌盐为硫酸锌、醋酸锌、氯化锌。

优选的，步骤(1)中升温至45℃；步骤(3)中升温到95℃反应0.5h。

本发明的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料作为抗菌剂在黑暗环境中抗微生物的应用。

本发明的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料作为催化剂在黑暗环境降解有机物的应用。

本发明的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料作为催化剂在裂解水产氢气、氧气，还原固定二氧化碳中的应用。

综上所述，运用本发明的技术方案，具有如下有益效果：