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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。便于大规模量产。便于大规模量产。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及化合物制备
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：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。
[0006]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。
[0007]本专利技术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：
[0008](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；
[0009](2)将可溶性铜盐与可溶性锌盐溶液用纯水混合溶解完全。
[0010](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；
[0011](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。
[0012]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。
[0013]优选的，所述可溶性铜盐为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜中的一种。
[0014]优选的，所述可溶性锌盐为硫酸锌、醋酸锌、氯化锌。
[0015]优选的，步骤(1)中升温至45℃；步骤(3)中升温到95℃反应0.5h。
[0016]本专利技术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。
[0017]本专利技术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。
[0018]本专利技术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。
[0019]综上所述，运用本专利技术的技术方案，具有如下有益效果：
[0020](1)本专利技术采用水相、一步制备法，易于规模化、绿色环保、无需后续高温煅烧、所需设备简单、成本低；
[0021](2)本专利技术的到氧化铜氧化锌复合压电催化材料具有良好的压电催化效益，能在黑暗中实现有机分子高效降解、杀灭微生物，光照对该催化效应具有增强作用
[0022](3)本专利技术的到氧化铜氧化锌复合压电催化材料能够有效利用机械能，具有优良的抗微生物性能。
[0023](4)本专利技术的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料还具备裂解水产氢气、氧气，还原固定二氧化碳等催化效能。
附图说明
[0024]图1为实施例1中的氧化铜氧化锌复合压电材料扫描电镜图片(5um)；
[0025]图2为实施例1中的氧化铜氧化锌复合压电材料扫描电镜图片(2um)；
[0026]图3为实施例1中的氧化铜氧化锌复合压电材料XRD图谱；
[0027]图4为实施例3中的氧化铜氧化锌复合压电材料抑菌圈示意图；
[0028]图5为实施例1中的氧化铜氧化锌复合压电材料添加的塑料品；
[0029]图6为实施例1中的氧化铜氧化锌复合压电材料添加的塑料品后的扫描电镜图；
[0030]图7实施案例6压电材料添加塑料样品抑菌圈；
[0031]图8压电光催化材料的假设机理图。
具体实施方式
[0032]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，但不构成对本专利技术保护范围的限制。
[0033]本专利技术利用纳米氧化铜颗粒的掺杂纳米氧化锌，通过发展绿色制备方法、控制反应条件，调控氧化铜氧化锌的稳定微观结构，制备能在黑暗环境下具有优良催化降解、高效抗菌功效的氧化铜氧化锌复合压电催化材料。
[0034]实施例1
[0035]将2L浓度为36mg/ml的氢氧化钠溶液，升温至45℃，加入80g石油磺酸钾搅拌溶解均匀。配置2L含60mg/ml硫酸铜、含60mg/ml硫酸锌的铜锌溶液。将铜锌溶液缓慢滴加至含十二烷基苯磺酸钠的氢氧化钠溶液中，滴加时长约1h。调节最终滴加后溶液pH为中性。升温至95℃反应0.5h。将反应产物反复离心清洗、晾干即得到氧化铜氧化锌复合压电催化材料。
[0036]参考附图1、2、8所示，本专利技术的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料中的氧化铜、氧化锌具有柱状针状复合异质结结构，其中氧化铜显柱状结构，氧化锌显针状结构。针状氧化锌具有高比表面积、容易弯曲，可充分利用应力收集的空间，尽可能多的收集机械能；同时，柱状氧化铜异质结构被置于针状氧化锌根部，当在压电催化电极中形成压电势时，针状氧
化锌发生形变、弯曲，进而引起表面电荷的转移，柱状氧化铜异质结提高还原或氧化电位，有效地促进压电载流子的分离，从而提高材料的压电催化效率。同时该异质结结构，也可促进光生电子、光生空穴的分离和抑制重组，提高该催化剂在光催化过程中量子产率，从而实现高压电光电催化效率。
[0037]在电子、空穴分离后，其可分别诱导产生活性氧物质，进而产生消毒杀菌、降解有机污染物的效能。
[0038]实施例2
[0039]配置2.5L含60mg/ml硫酸铜、含60mg/ml硫酸锌的铜锌溶液。升温至45℃，加入90g石油磺酸钾搅拌溶解均匀。配置1.5L浓度为36mg/ml的氢氧化钠溶液。将氢氧化钠溶液缓慢滴加至含十二烷基苯磺酸钠的铜锌溶液中，滴加时长约1h。调节最终滴加后溶液pH为中性。升温至95℃反应0.5h。将反应产物反复离心清洗、晾干即得到氧化铜氧化锌复合压电催化材料。
[0040]实施例3
[0041]采用抑菌圈实验测试氧化铜氧化锌复合压电光催化材料的抗菌性能。先取大肠杆菌培养液(约1.0
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106CFU/ml)涂布在营养琼胶平板上，在板中央分别放上0.1克实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铜氧化锌复合压电光催化材料，其特征在于：所述氧化铜氧化锌复合压电光催化材料中的氧化铜、氧化锌具有柱状针状复合结构。2.如权利要求1所述的氧化铜氧化锌复合压电光催化材料，其特征在于：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。3.一种氧化铜氧化锌复合压电光催化材料的制备方法，其特征在于，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。4.如权利要求3所述的一种氧化铜氧化锌复合压电光催化材料的制备方法，其特征在于：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。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪均，曹飞平，冯加劲，
申请(专利权)人：深圳净昕环境健康技术有限公司，
类型：发明
国别省市：