光催化薄膜及其制备方法和应用技术

本申请提供了一种光催化薄膜及其制备方法和应用，其制备方法包括：提供玻璃或硅片基底；制备柠檬酸钠和尿素的水溶液；将乙酸锌加入到水溶液中，制备混合溶液；将基底浸入到混合溶液中进行水热反应，制备ZnO前驱体膜；将ZnO前驱体膜进行煅烧，制备褶皱状的ZnO膜；将ZnO膜在硝酸银溶液中依次进行浸泡、光照后取出，接着进行干燥处理，制备Ag NPs/ZnO膜。本申请首先通过水热反应在基底表面制备一层ZnO膜；然后将ZnO膜浸入AgNO3溶液中，通过光还原法在ZnO膜的表面均匀地沉积纳米银颗粒(Ag NPs)，以提高Ag NPs/ZnO膜的稳定性和光催化性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
光催化薄膜及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及光催化
，特别是涉及一种光催化薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现代社会的快速发展和工业化进程的不断推进，使得生态环境遭受到了严重地破坏，对人类的健康产生了间接或直接地影响。其中，水污染尤为严重。近年来，水污染的问题越来越成为研究者们所关注的热点；其中，污水的节能、高效处理是解决水污染问题的一个重要方面。
[0003]光催化的迅速发展得益于太阳光具有清洁性和无限性的特点，且已被应用于污水处理以及自洁净玻璃方面。目前，光催化薄膜的制备方法中的所制备的光催化薄膜存在稳定性差、对污染物降解率低以及不可重复使用的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种光催化薄膜及其制备方法和应用，用以解决催化薄膜稳定性差、对污染物降解率低的问题。具体技术方案如下：
[0005]本申请第一方面提供一种光催化薄膜的制备方法，包括：提供玻璃或硅片基底；制备柠檬酸钠和尿素的水溶液；将乙酸锌加入到水溶液中，制备混合溶液；将基底浸入到混合溶液中进行水热反应，制备ZnO前驱体膜；将ZnO前驱体膜进行煅烧，制备褶皱状的ZnO膜；将ZnO膜在硝酸银溶液中依次进行浸泡、光照后取出，接着进行清洗、干燥处理，制备得到Ag NPs/ZnO膜。其中，Ag NPs指的是Ag纳米颗粒。
[0006]在本申请的一些实施方案中，包括，Ag NPs/ZnO膜包括ZnO薄膜和负载于ZnO薄膜上的Ag纳米颗粒；其中，Ag纳米颗粒的粒径为20nm～200nm。
[0007]在本申请的一些实施方案中，包括：混合溶液中的乙酸锌、柠檬酸钠、去离子水和尿素的摩尔比为1∶(0.1～0.3)∶(1000～2000)∶(1～3)；硝酸银溶液的浓度为0.1～0.5mol/L。
[0008]在本申请的一些实施方案中，包括：在温度为100～140℃、时间为4～8h的条件下进行水热反应；在升温速率为3～5℃/min、温度为260～380℃、时间为2～4h的条件下进行煅烧。
[0009]在本申请的一些实施方案中，包括：在温度为室温、时间为0.5～1h的条件下进行浸泡处理；在光源为氙灯、功率为300～500W、时间为0.5～2h的条件下进行光照。
[0010]在本申请的一些实施方案中，还包括：将基底在使用之前进行清洗，具体步骤为：将基底依次用浓盐酸、异丙醇、去离子水、无水乙醇分别超声清洗25～30min。
[0011]本申请第二个方面提供了一种根据上述的制备方法得到的光催化薄膜。
[0012]本申请第三个方面提供了一种上述的光催化薄膜在污水处理中的应用。
[0013]在本申请的一些实施方案中，包括：污水处理应用为降解污水中的染料；其中，所述染料为亚甲基蓝。
[0014]本申请实施方案的有益效果：本申请提供的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的制备方法，通过在水热合成的过程中加入柠檬酸钠的方法在基底上制备ZnO前驱体膜，将ZnO前驱体膜通过煅烧处理制备褶皱状的ZnO膜，将褶皱状的ZnO膜通过浸渍还原制备得到Ag均匀分散的Ag NPs/ZnO膜，以提高Ag NPs/ZnO膜的稳定性。本申请通过水热法制备得到的ZnO膜具有褶皱状，这不仅可以增加比表面积，而且可以提高膜与基底之间的粘结性；大的比表面积可以负载更多的纳米银颗粒，有利于提高膜的光催化效果。
[0015]当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的全部优点。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0017]图1为根据本申请实施例1制备的ZnO前驱体膜的扫描电子显微镜(SEM)照片；
[0018]图2a为根据本申请实施例1制备的ZnO膜的扫描电子显微镜(SEM)照片，标尺为3μm；
[0019]图2b为根据本申请实施例1制备的ZnO膜的扫描电子显微镜(SEM)照片，标尺为400nm；
[0020]图3a为根据本申请实施例1制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片，标尺为10μm；
[0021]图3b为根据本申请实施例1制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片，标尺为1μm；
[0022]图4为根据本申请实施例1制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的X射线能谱分析(EDS)谱图；
[0023]图5为根据本申请实施例1制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的Mapping图；
[0024]图6为根据本申请实施例2制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片；
[0025]图7为根据本申请实施例3制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片；
[0026]图8为根据本申请实施例4制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片；
[0027]图9为根据本申请实施例5制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片；
[0028]图10为根据本申请实施例6制备的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]本申请提出了一种光催化薄膜的制备方法，包括：提供玻璃或硅片基底；制备柠檬酸钠和尿素的水溶液；将乙酸锌加入到上述水溶液中，制备混合溶液；将上述基底浸入到上述混合溶液中进行水热反应，制备ZnO前驱体膜；将上述ZnO前驱体膜进行煅烧，制备褶皱状的ZnO膜；将上述ZnO膜在硝酸银溶液中依次进行浸泡、光照后取出，接着进行清洗、干燥处理，制备得到Ag NPs/ZnO膜。
[0031]本申请提供的本申请提供的Ag NPs/ZnO光催化薄膜的制备方法，通过在水热合成的过程中加入柠檬酸钠的方法在基底上制备ZnO前驱体膜，将ZnO前驱体膜通过煅烧处理制备褶皱状的ZnO膜，将褶皱状的ZnO膜通过浸渍还原制备得到Ag均匀分散的Ag NPs/ZnO膜，以提高Ag NPs/ZnO膜的稳定性，本申请通过水热法制备得到的ZnO膜具有褶皱状，这不仅可以增加比表面积，而且可以提高膜与基底之间的粘结性；大的比表面积可以负载更多的纳米银颗粒，有利于提高膜的光催化效果。
[0032]在本申请的一些实施方案中，制备褶皱状的ZnO膜的步骤中的混合为搅拌混合，能够增加溶液的均匀性；对干燥的方式没有特别的限制，只要能实现本申请的目的即可，示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化薄膜的制备方法，其特征在于，包括：提供玻璃或硅片基底；制备柠檬酸钠和尿素的水溶液；将乙酸锌加入到所述水溶液中，制备混合溶液；将所述基底浸入到所述混合溶液中进行水热反应，制备ZnO前驱体膜；将所述ZnO前驱体膜进行煅烧，制备褶皱状的ZnO膜；将所述ZnO膜在硝酸银溶液中依次进行浸泡、光照后取出，接着进行清洗、干燥处理，制备得到Ag NPs/ZnO膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：所述Ag NPs/ZnO膜包括ZnO薄膜和负载于所述ZnO薄膜上的Ag纳米颗粒；其中，所述Ag纳米颗粒的粒径为20nm～200nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：所述混合溶液中的乙酸锌、柠檬酸钠、去离子水和尿素的摩尔比为1∶(0.1～0.3)∶(1000～2000)∶(1～3)；硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，张正义，王田禾，孙杨善，冯良，柳琪，房树清，
申请(专利权)人：中建材玻璃新材料研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：