一种提高氧化锌光催化活性的方法技术

本发明专利技术属于氧化锌催化剂技术领域，具体涉及一种提高氧化锌光催化活性的方法，包括以去磁石水、六水合硝酸锌、六水合硝酸镁、柠檬酸三铵、中碱值石油磺酸钙制备反应物料；以及以反应物料、五水合硝酸铋等在酸性条件下制备氧化锌复合粉体。本发明专利技术相比现有技术具有以下优点：本发明专利技术所得氧化锌复合粉体由于被堵塞了纳米管部分孔道，其比表面积、禁带宽度相比氧化锌材料有一定降低；增强了光的透射率，进而能使氧化锌复合粉体光能利用率提高，进而提高了对甲基橙溶液的降解效果；在太阳光下，氧化锌复合粉体对甲基橙溶液也有较高的降解能力，相比纯ZnO粉体的光催化降解甲基橙的活性有了明显提高，具有应用前景。

A method of improving photocatalytic activity of zinc oxide

【技术实现步骤摘要】
一种提高氧化锌光催化活性的方法
本专利技术属于氧化锌催化剂
，具体涉及一种提高氧化锌光催化活性的方法。
技术介绍
氧化锌是光催化活性优秀的宽禁n型半导体化合物，白色，耐酸碱性好，来源丰富且对环境无污染，其晶体为六方纤锌矿结构，室温下能带带隙为3.3eV，激子束缚能高达60meV，在紫外线波段具有强的自由激子跃迁发光，常用于光催化剂、发光二级板、太阳能电池、环境保护、生物工程等方面；用传统方法处理染料废水会形成苯、苯胺等“三致”物质，光催化氧化法能将许多生物难降解的污染物分解成二氧化碳、水和无机物，甲基橙是较难降解的有机化合物的主体结构，利用半导体光催化技术降解的原理是，当等于或大于这些半导体禁带能量的光照射到它们表面时，在半导体的导带和价带之间会形成电子-空穴对，但是光生电子-空穴对不稳定，一部分以放出热能的形式复合，回到原来的状态，另一部分被吸附于半导体表面的电子受体捕获，被捕获的光生电子有较强的还原性，可以还原吸附于半导体表面的物质，而空穴则有很强的氧化性，可将吸附于半导体表面的有机分子等氧化降解，因此，只有被捕获的电子或空穴与受体或给体发生作用才会发生光催化反应；目前存在的问题是光能利用率低和光生电子-空穴对的高复合率所导致的催化效率不高；现有技术中为改善半导体的光催化活性，通常通过改进制备方法、改变其粒径或形貌以提高光催化活性，通过掺杂贵金属、过渡金属或形貌以提高光催化活性，或者改变其能带结构从而提高光能活性的有效手段；在多种半导体光催化材料中，ZnO以其无毒、成本低应用较广，现有技术中通过采用溶胶-凝胶法制备ZnO-Fe2O3光催化剂，发乳掺入少量Fe2O3能使ZnO禁带变窄，其光催化降解KCN活性升高；还有采用水解金属粉末法制备Fe掺杂ZnO纳米棒，同样也能改变ZnO的带隙，还通过适量掺杂La、Ag、Mn、Al、Cu、Mg或N等元素掺杂ZnO的光催化活性，但活性提高不明显，因此需要进一步对其进行研究，以改善ZnO的光催化稳定性及其对可见光的反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有氧化锌光催化活性提高不明显的问题，提供了一种提高氧化锌光催化活性的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种提高氧化锌光催化活性的方法，包括以下步骤：（1）按重量份计，取去磁石水100份、六水合硝酸锌20份、六水合硝酸镁2-3份、柠檬酸三铵1.2-1.8份、中碱值石油磺酸钙4-5份混合，加热至85-95℃，反应2-3小时，完成后水浴蒸干，再在烘箱中干燥，得到反应物料；（2）取18-22份反应物料、0.6-0.8份五水合硝酸铋与80份去离子水混合均匀，得到混合溶液，然后滴加1-2份三乙醇胺，在温度为160-180℃的条件下反应40分钟，加入2.5mol/L的草酸溶液，使溶液pH值为4.2，在温度为140-160℃的条件下搅拌反应，蒸发水分至干，在480-520℃的富氧条件下焙烧4小时后得到颗粒粒径为32-34nm的氧化锌复合粉体。特别的，所述磁石水的制备方法为将粒径不大于10mm的煅磁石在水中熬煮3-4小时，煅磁石和水以重量比1:8-10混合，完成后过滤，自然冷却得到磁石水；所述煅磁石的含铁量为63.98%-66.25%。其中，所述中碱值石油磺酸钙的碱值为140mgKOH/g，皂含量为25.1%；石油磺酸钙具有防锈性和热稳定性，通常用于调制各档次内燃机油和金属加工油。具体的，所述步骤（1）中水浴蒸干的温度为60℃，在烘箱中的干燥温度为85-95℃。具体的，所述步骤（2）中三乙醇胺相对于混合溶液的滴加速度为20-30mL/L/min；富氧条件为氧气浓度为40-45%。对质量浓度为10mg/L的甲基橙水溶液，氧化锌复合粉体的加入量为45-55mg/100mL，并调节其pH值为7.2，加入完成后超声分散30秒，并在暗处搅拌20分钟，然后选择光源为250W的高压汞灯，在距离液面15cm处对其照射180分钟，甲基橙降解率为89.4-95.2%，当氧化锌复合粉体的加入量为52mg/100mL，甲基橙降解率为95.2%。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术所得氧化锌复合粉体由于被堵塞了纳米管部分孔道，其比表面积相比氧化锌材料有一定降低，从38.9m²/g左右降低到32.4m²/g左右；所得氧化锌复合粉体的禁带宽度为3.16eV左右，相比ZnO粉体禁带宽度有一定降低，增强了光的透射率，进而能使氧化锌复合粉体光能利用率提高，进而提高了对甲基橙溶液的降解效果；在太阳光下，氧化锌复合粉体对甲基橙溶液也有较高的降解能力，相比纯ZnO粉体的光催化降解甲基橙的活性有了明显提高，具有应用前景。具体实施方式图1为在阳光下各组所得光催化剂的光催化效果折线图。其中横坐标为每100mL、质量浓度为10mg/L的甲基橙水溶液中光催化剂加入量，单位为mg；其中纵坐标为降解率，单位为%。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种提高氧化锌光催化活性的方法，包括以下步骤：（1）按重量份计，取去磁石水100份、六水合硝酸锌20份、六水合硝酸镁2.5份、柠檬酸三铵1.5份、中碱值石油磺酸钙4.5份混合，加热至90℃，反应2-3小时，完成后在温度为60℃的条件下水浴蒸干，再在温度为90℃的烘箱中干燥，得到反应物料；所述磁石水的制备方法为将粒径不大于10mm的煅磁石在水中熬煮3.5小时，煅磁石和水以重量比1:9混合，完成后过滤，自然冷却得到磁石水；（2）取20份反应物料、0.7份五水合硝酸铋与80份去离子水混合均匀，得到混合溶液，然后滴加1.5份三乙醇胺，所述三乙醇胺相对于混合溶液的滴加速度为25mL/L/min，在温度为170℃的条件下反应40分钟，加入2.5mol/L的草酸溶液，使溶液pH值为4.2，在温度为150℃的条件下搅拌反应，蒸发水分至干，在500℃、氧气浓度为42%的富氧条件下焙烧4小时后得到颗粒粒径为32-34nm的氧化锌复合粉体。实施例2一种提高氧化锌光催化活性的方法，包括以下步骤：（1）按重量份计，取去磁石水100份、六水合硝酸锌20份、六水合硝酸镁2份、柠檬酸三铵1.8份、中碱值石油磺酸钙4份混合，加热至95℃，反应2小时，完成后在温度为60℃的条件下水浴蒸干，再在温度为85℃的烘箱中干燥，得到反应物料；所述磁石水的制备方法为将粒径不大于10mm的煅磁石在水中熬煮4小时，煅磁石和水以重量比1:10混合，完成后过滤，自然冷却得到磁石水；（2）取22份反应物料、0.6份五水合硝酸铋与80份去离子水混合均匀，得到混合溶液，然后滴加2份三乙醇胺，所述三乙醇胺相对于混合溶液的滴加速度为30mL/L/min，在温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高氧化锌光催化活性的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）按重量份计，取去磁石水100份、六水合硝酸锌20份、六水合硝酸镁2-3份、柠檬酸三铵1.2-1.8份、中碱值石油磺酸钙4-5份混合，加热至85-95℃，反应2-3小时，完成后水浴蒸干，再在烘箱中干燥，得到反应物料；/n（2）取18-22份反应物料、0.6-0.8份五水合硝酸铋与80份去离子水混合均匀，得到混合溶液，然后滴加1-2份三乙醇胺，在温度为160-180℃的条件下反应40分钟，加入2.5mol/L的草酸溶液，使溶液pH值为4.2，在温度为140-160℃的条件下搅拌反应，蒸发水分至干，在480-520℃的富氧条件下焙烧4小时后得到氧化锌复合粉体。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高氧化锌光催化活性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份计，取去磁石水100份、六水合硝酸锌20份、六水合硝酸镁2-3份、柠檬酸三铵1.2-1.8份、中碱值石油磺酸钙4-5份混合，加热至85-95℃，反应2-3小时，完成后水浴蒸干，再在烘箱中干燥，得到反应物料；
（2）取18-22份反应物料、0.6-0.8份五水合硝酸铋与80份去离子水混合均匀，得到混合溶液，然后滴加1-2份三乙醇胺，在温度为160-180℃的条件下反应40分钟，加入2.5mol/L的草酸溶液，使溶液pH值为4.2，在温度为140-160℃的条件下搅拌反应，蒸发水分至干，在480-520℃的富氧条件下焙烧4小时后得到氧化锌复合粉体。


2.如权利要求1所述一种提高氧化锌光催化活性的方法，其特征在于，所述磁石水的制备方法为将粒径不大于10mm的煅磁石在水中熬煮3-4小时，煅磁石和水以重量比1:8-10混合，完成后过滤，自然冷却得到磁石水。


3.如权利要求2所述一种提高氧化锌光催化活性的方法，其特征在于，所述煅磁石的含铁量为63.98%-66.25%。


4.如权利要求1所述一种提高氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺，
申请(专利权)人：安徽锦华氧化锌有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34