光催化纳米薄膜及其制备方法、以及有机物的降解方法技术

本发明专利技术公开一种光催化纳米薄膜及其制备方法、以及有机物的降解方法，涉及光催化技术领域。所述光催化纳米薄膜包括层叠设置的阻隔层以及纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的材质包括纳米氧化锌和叶黄素。叶黄素的敏化作用拓宽了催化剂对可见光的吸收，使光催化纳米薄膜的光吸收扩展到并涵盖大部分可见光谱区域，使得在可见光下对于有机物的降解效率提高到98％以上，光催化纳米薄膜具有更有效的光生电荷载流子分离效率，使光催化纳米薄膜显著增强了可见光驱动的有机物的光催化降解效率，此外，光催化纳米薄膜在循环利用中表现出高稳定性且避免了光催化剂

【技术实现步骤摘要】
光催化纳米薄膜及其制备方法、以及有机物的降解方法


[0001]本专利技术涉及光催化
，特别涉及一种光催化纳米薄膜及其制备方法、以及有机物的降解方法。

技术介绍

[0002]有机物在人们日常生活中很常见，污染也很严重，以对乙酰氨基酚(AAP)为例，对乙酰氨基酚(AAP)是一种常用的解热镇痛药。在生活中，人体内大多数代谢的氨基酚通过肠道和粪便排出，并被大量的释放到自然环境中。由于其抗药性分子结构，AAP很难通过常规废水处理有效降解，这可能会对生态环境和人类健康造成危害，因此，迫切需要高效、经济的废水处理技术对其进行有效的降解。
[0003]氧化锌(ZnO)是一种新型的多功能无机材料，由于其优异的光、电、润湿等优良性能，所以在光电、纳米、光催化以及吸附材料方面都有很广泛的应用，ZnO的禁带宽度是3.3eV，主要吸收波长在370nm以下的紫外光。然而，紫外光子通量仅占整个太阳光谱的3％
‑
5％，而人工紫外光的使用会消耗大量的能量，经济成本高昂。另外，注入ZnO导带(CB)的电子很容易与其价带(VB)中留下的空穴重新结合，从而降低光催化效率，上述问题限制了纯ZnO光催化剂在废水处理领域内的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种光催化纳米薄膜及其制备方法、以及有机物的降解方法，旨在提供一种光波长适用性强、光催化效果好的光催化纳米薄膜。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种光催化纳米薄膜，包括层叠设置的阻隔层以及纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的材质包括纳米氧化锌和叶黄素。
[0006]可选地，所述阻隔层的材质包括氧化锌；和/或，
[0007]所述阻隔层的厚度为20～40nm。
[0008]本专利技术进一步提出一种如上所述的光催化纳米薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S10、提供阻隔层，并在所述阻隔层上制备氧化锌薄膜，得复合膜；
[0010]S20、将所述复合膜置于叶黄素的无水乙醇溶液中浸泡12～36h，取出后用水清洗，再干燥，得到光催化纳米薄膜。
[0011]可选地，步骤S10之前，还包括：
[0012]S11、采用喷雾热分解法，在加热条件下，将Zn(NO3)2·
6H2O的异丙醇溶液喷涂至基板上，并重复喷涂多次，以在基板上形成阻隔层。
[0013]可选地，在步骤S11中，
[0014]所述加热温度为400～600℃；和/或，
[0015]单次喷涂时间为10～20s；和/或，
[0016]相邻两次喷涂之间的时间间隔为30～60s；和/或，
[0017]重复喷涂次数为5～10次。
[0018]可选地，步骤S10包括：
[0019]S121、将胶状纳米氧化锌刮涂到阻隔层上，在80～150℃下干燥20～40min；
[0020]S122、重复步骤S121多次后，煅烧，冷却至40～60℃，得半成品；
[0021]S123、将所述半成品置于Zn(NO3)2·
6H2O水溶液中，并在60～80℃下浸泡30～90min后，清洗并煅烧，在所述阻隔层上形成氧化锌薄膜，并将所述阻隔层和所述氧化锌薄膜整体从所述基板上剥离，得复合膜。
[0022]可选地，
[0023]在步骤S122中，所述煅烧条件为在400～600℃下煅烧60～120min；和/或，
[0024]在步骤S123中，所述煅烧条件为在400～600℃下煅烧60～120min。
[0025]本专利技术进一步提出一种有机物的降解方法，包括以下步骤：
[0026]将如上所述的光催化纳米薄膜置于有机物溶液中，在可见光照射下进行光催化降解。
[0027]可选地，所述有机物包括对乙酰氨基酚。
[0028]可选地，在将所述光催化纳米薄膜置于有机物溶液中之前，所述有机物的降解方法还包括：调整有机物溶液浓度，使所述有机物溶液中对乙酰氨基酚的浓度为0.1～20mg/L；和/或，
[0029]在将所述光催化纳米薄膜置于有机物溶液中之前，所述有机物的降解方法还包括：调整有机物溶液的pH，使所述有机物溶液的pH为3～11。
[0030]本专利技术的技术方案中，光催化纳米薄膜包括依次层叠设置的阻隔层以及纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的材质包括纳米氧化锌和叶黄素。叶黄素(Lu)的敏化作用拓宽了催化剂对可见光的吸收，使光催化纳米薄膜的光吸收扩展到并涵盖大部分可见光谱区域，使得在可见光下对于有机物的降解效率提高到98％以上，光催化纳米薄膜具有更有效的光生电荷载流子分离效率，使光催化纳米薄膜显著增强了可见光驱动的有机物的光催化降解效率，此外，光催化纳米薄膜在循环利用中表现出高稳定性且避免了光催化剂
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溶液的分离难题，方便回收重复利用，为降解废水中的有机微污染物提供了绿色可持续发展的新思路。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术提出的光催化纳米薄膜的制备方法的一实施例的流程示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例1得到的复合膜的SEM图；
[0034]图3为本专利技术实施例1得到的光催化纳米薄膜的TEM图；
[0035]图4为本专利技术实施例1、对比例1及对比例2对乙酰氨基酚的降解图；
[0036]图5为本专利技术实施例1得到的光催化纳米薄膜连续进行五个降解乙酰氨基酚的循环的去除率对比图。
[0037]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。
[0039]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0040]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化纳米薄膜，其特征在于，包括层叠设置的阻隔层以及纳米薄膜层，所述纳米薄膜层的材质包括纳米氧化锌和叶黄素。2.如权利要求1所述的光催化纳米薄膜，其特征在于，所述阻隔层的材质包括氧化锌；和/或，所述阻隔层的厚度为20～40nm。3.一种如权利要求1或2所述的光催化纳米薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、提供阻隔层，并在所述阻隔层上制备氧化锌薄膜，得复合膜；S20、将所述复合膜置于叶黄素的无水乙醇溶液中浸泡12～36h，取出后用水清洗，再干燥，得到光催化纳米薄膜。4.如权利要求3所述的光催化纳米薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S10之前，还包括：S11、采用喷雾热分解法，在加热条件下，将Zn(NO3)2·
6H2O的异丙醇溶液喷涂至基板上，并重复喷涂多次，以在基板上形成阻隔层。5.如权利要求4所述的光催化纳米薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S11中，所述加热温度为400～600℃；和/或，单次喷涂时间为10～20s；和/或，相邻两次喷涂之间的时间间隔为30～60s；和/或，重复喷涂次数为5～10次。6.如权利要求4所述的光催化纳米薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S10包括：S121、将胶状纳米氧化锌刮涂到阻隔层上，在80～150℃下干燥20～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀刚，杨磊，艾伟，邹治学，张宏增，钟丹，
申请(专利权)人：深圳市康弘环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：