一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料及其制备方法技术

技术编号:19694758 阅读:31 留言:0更新日期:2018-12-08 11:55
本发明专利技术公开了一种氧化锌/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。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料及其制备方法
本专利技术涉及一种氧化锌/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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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,本专利技术提供一种氧化锌/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:本专利技术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专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的限制。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专利技术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专利技术,并不用于限定本专利技术。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:以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已,并不用于限制本专利技术,尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明,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。凡在本专利技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料,其特征在于,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。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锌/碳复合光催化纳米材料,其特征在于,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。2.一种权利要求1所述的氧化锌/碳复合光催化纳米材料的制备方法,其特征在于,以有机酸锌为前驱体,在氮气气氛中高温煅烧而成。3.如权利要求2所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员:马帅帅庄雨许澎叶招莲傅小飞宋亚萍
申请(专利权)人:江苏理工学院
类型:发明
国别省市:江苏,32

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