一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料的制备方法，属于氧化物半导体复合光催化材料制备领域。

背景技术：

随着社会发展,能源短缺与环境污染已经成为人们关注的焦点问题。光催化技术，作为一种绿色高级氧化技术，在环境污染治理领域和能源转化方面有着广泛的应用前景。光催化技术能够将低密度的太阳能转化成高密度易存储的氢能，从而解决能源短缺问题；能够把有毒有害的有机、无机环境污染物降解或矿化成低毒、无毒的物质，减少环境污染。

氧化锌是一种重要的半导体光催化材料，具有稳定性高、成本低、无毒性等优点。但是氧化锌的禁带宽度为3.37ev，易于光腐蚀，光利用率低，且光生电子-空穴的复合速率高，因此量子效率较低。碳材料是一种惰性材料，由于其良好的导电性，能够捕捉和传输电子。将氧化锌和碳材料进行复合，可以提高光催剂抗光腐蚀能力；加快半导体内光生电子和空穴的分离，抑制载流子复合以提高量子产率；扩大光吸收的范围，增加对光的利用率，使得氧化锌基光催化材料有更加广发的实际应用前景。

技术实现要素：

为解决现有技术中半导体光催化材料氧化锌的禁带宽度为3.37ev，易于光腐蚀，光利用率低，且光生电子-空穴的复合速率高，量子效率较低的缺陷，本发明提供一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料及其制备方法。

一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料，由多孔碳层负载氧化锌纳米粒子构成，所述的氧化锌纳米颗粒的粒径为5～10nm。通过以有机酸锌为前驱体，在氮气气氛中高温煅烧而成。

进一步的，将有机酸锌前驱体装于石英舟中，将石英舟置于管式炉中，持续通入氮气，管式炉升温速率为5～10℃/min，温度升至500～650℃后保温煅烧3～5h，即得。优选的，有机酸锌前驱体为醋酸锌、草酸锌和柠檬酸锌中的任意一种或多种。

有益效果：本发明的通过简单易行的方法合成出了氧化锌/碳复合光催化纳米材料，该光催化纳米材料由多孔碳层负载氧化锌纳米粒子构成。该材料光生电子-空穴复合效率低，光催化活性高，易于回收利用。

有机酸锌前驱体不仅提供了氧化锌基，同时提供了碳源；碳层作为氧化锌纳米粒子的载体，控制了其形成较小的纳米尺寸，提高了其分散性。氧化锌-碳层异质结界面的形成，提高了催化剂的稳定性，提高了光吸收范围和强度，同时有利于催化剂光生电子-空穴的分离，协同提高了光催化材料的活性。反应结束后，催化剂在水中沉降性好，易与水分离，易于回收利用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为氧化锌/碳复合光催化材料的透射电子显微镜照片；

图2为氧化锌/碳复合光催化材料的xrd衍射图谱；

图3为氧化锌/碳复合光催化材料的光致发光图谱。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

0.5g有机酸锌前驱体装于石英舟中，将石英舟置于管式炉中，持续通入氮气，管式炉升温速率为10℃/min，温度升至550℃，在此温度下煅烧4h，制得氧化锌/碳复合光催化纳米材料。

通过uv-3600紫外-可见光分光光度计测量，该光催化纳米材料在光照25min后对亚甲基蓝的降解率为99.7％。

实施例2：

0.5g有机酸锌前驱体装于石英舟中，将石英舟置于管式炉中，持续通入氮气，管式炉升温速率为5℃/min，温度升至650℃，在此温度下煅烧3h，制得氧化锌/碳复合光催化纳米材料。

通过uv-3600紫外-可见光分光光度计测量，该光催化纳米材料在光照25min后对亚甲基蓝的降解率为99.0％。

实施例3：

0.5g有机酸锌前驱体装于石英舟中，将石英舟置于管式炉中，持续通入氮气，管式炉升温速率为8℃/min，温度升至500℃，在此温度下煅烧5h，制得氧化锌/碳复合光催化纳米材料。

通过uv-3600紫外-可见光分光光度计测量，该光催化纳米材料在光照25min后对亚甲基蓝的降解率为98.6％。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料，由多孔碳层负载氧化锌纳米粒子构成，所述的氧化锌纳米颗粒的粒径为5～10nm。其制备方法为，以有机酸锌为前驱体，在氮气气氛中高温煅烧而成。制备过程简单，环境友好，所得材料光生电子‑空穴复合效率低，光催化活性高，易于回收利用，在含有机物污水处理方面具有广阔的应用前景。

技术研发人员：马帅帅;庄雨;许澎;叶招莲;傅小飞;宋亚萍
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：2018.06.12
技术公布日：2018.12.07