本发明专利技术公开一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜及其制备方法，属于有机污染物降解领域。所述的一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜,即首先将化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管置于异丙醇溶液中用强力超声分散，至多壁碳纳米管充分分散悬浮于异丙醇溶液中为止,得到分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液；然后将振动研磨制备的锌粉纳米颗粒经过水解反应得到的含氧化锌纳米棒的复合粉末与上述所得的多壁碳纳米管悬浮液进行混合并超声分散均匀后抽滤剥离、真空干燥，即得一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜。该具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜可任意弯折，在无需特殊光源条件下即具有良好的催化降解有机物的特性，并易于回收再利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜及其制备方法和应用，属于有机污染物降解领域。
技术介绍
氧化锌特别是铅锌矿氧化锌纳米材料是ー种新型的宽带隙半导体材料，室温下禁带宽3.37eV，激子束缚能60meV。纳米氧化锌ー维结构具有独特的特性，在太阳能电池、紫外激光器、发光二极管及有机物光催化降解方面应用广泛。氧化锌用于降解催化剂都是利用其作为光催化剂的功能，催化反应要在一定的光照情况下进行，且氧化锌的成膜主要有磁控溅射法、溶胶-凝胶法、激光烧蚀法等方法，是在一定的基板上成膜，由于基板的存在会限制其在催化降解中的应用，也不利于回收再利用。中国专利局公布了一种氧化锌膜的成膜方法(申请号:200610080698.8)，该专利技术提供了使用CVD法在各种基板表面形成氧化锌膜的成膜方法，将ニ甲基锌或ニこ基锌溶解到有机溶剂中形成气化气体和含氧化剂气体的其他交替供应给CVD装置，在包括硅基板、蓝宝石基板等上形成氧化锌膜。是ー种固定的非柔性膜，设备复杂，エ序繁琐，且没有催化降解有机物的功能。中国专利局公布的三维取向氧化锌薄膜的制备方法(申请号:03116798.5 )，该专利技术的薄膜由三维排列的纳米棒组成；另ー种制备P型氧化锌薄膜的方法(申请号:03129300.X)，是使用磁控溅射方法在基板上生成氧化锌薄膜，但这些薄膜都是在基片上生长，非柔性膜。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了提供一种无需光照即可用于有机污染物降解的氧化锌复合柔性膜。本专利技术的目的之ニ是提供上述的ー种可用于有机污染物降解的氧化锌复合柔性膜的制备方法。本专利技术的技术方案 ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，即利用低功率的研磨过程和低温度的水解过程制备的含氧化锌纳米棒的复合粉末，结合多壁碳纳米管的柔韧性制备成有一定柔韧性的氧化锌复合柔性膜，制备方法简单，所得的氧化锌复合柔性膜无需光照即有很好的催化降解效果，并易于回收再利用。ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，通过包括如下步骤的方法制备: (I)、首先将粒度为3-5 的雾化锌粉置入滚压振动磨的磨筒中，用真空泵抽出系统中的空气，然后注入惰性气体氩气，在惰性气体氩气保护下进行振动研磨l_15h，即得研磨细化的锌粉纳米颗粒； (2)、将步骤(I)研磨细化的锌粉纳米颗粒置于容器中，预热到温度为120-300°C后通入温度为100°C的水蒸汽充分反应30-150min生成含氧化锌纳米棒的复合粉末； 所得的氧化锌纳米棒直径约为10-50nm，长度尺寸分布在1_5 y m ; (3)、将化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管置于异丙醇溶液中用強力超声分散10 40min，至多壁碳纳米管充分分散并悬浮于溶液中为止，得到分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液； 所述的多壁碳纳米管直径在5-15nm，长度在100-400 u m ； (4)、按质量比计算，即含氧化锌纳米棒的复合粉末:多壁碳纳米管为0.5-10:1，分别将步骤(2)所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末与步骤(3)所得的分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液进行混合，混合后超声分散10 - 40min，即得到分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合液； (5)、将步骤(4)所得的分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合液进行抽滤剥离井置于真空干燥箱中控制真空度为-0.1MPa，温度为50-100°C进行干燥，即得膜厚为15-30 ym、可弯折的具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜。上述所得的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜可用于有机污染物降解，本专利技术仅以亚甲基蓝水溶液作为模拟污染物进行举例，但并不限制本专利技术的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜在其它有机污染物中的应用，其使用方法即将具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜用细不锈钢铁丝相对于有机污染溶液来流方向垂直固定悬于有机污染物溶液中，无需特殊光照，即可将有机污染物降解。本专利技术的有益效果 本专利技术的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，由于采用了物理研磨的方法制备锌粉纳米颗粒，再通过较低温度的水解反应得到含氧化锌纳米棒的复合粉末后与多壁碳纳米管悬浮液进行混合并超声分散均匀后抽滤、真空干燥得到具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，其制备过程简单，操作方便、设备成本低，易实现产业化生产。本专利技术的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，其用于有机污染物的降解是将具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜相对于有机污染溶液来流方向垂直固定悬于有机污染物溶液中，无需特殊光照，即在无光照情况下就可以进行催化降解有机污染物，因此本专利技术的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜具有使用方便，可以循环利用，方便回收的特点，具有很好的エ业应用前景。附图说明图la、实施例1所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末的含量为41%的具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜的扫描电镜 图lb、实施例1所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末的含量为52%的具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜的扫描电镜 图2、实施例1所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末的含量分别为41%、52%的具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜催化降解亚甲基蓝的效果图。具体实施方式以下结合实施例并结合附图进ー步阐述本专利技术，但并不用于限制本专利技术。本专利技术所用的滚压振动磨已经获得国家专利，专利号ZL 99112092.2，是由本专利专利技术人之一的王树林自行研制开发的。强カ超声分散所用的设备为Sonicator 3000,美国Misonix公司生产。实施例1 ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，通过包括如下步骤的方法制备: (1)、首先将粒度为3-5iim，纯度为95%、质量为150g的商用雾化锌粉置入滚压振动磨的磨筒中，用真空泵抽出系统中的空气，然后向系统中注入惰性气体氩气，当压カ恢复到常压时，关闭氩气阀门开启电机，在惰性气体氩气保护下进行振动研磨13h，即得研磨细化的锌粉纳米颗粒； 为了释放锌粉颗粒内部应力，振动磨研磨期间，研磨lh，3h，5h，7h，9h后各停机30min再重新启动，继续研磨，研磨时间终了停机取样，取样在惰性气体氩气保护下进行并存入惰性气体氩气保护的样品瓶中隔绝空气放置； (2)、将步骤(I)研磨细化的锌粉纳米颗粒置于三ロ烧瓶中，预热到温度为120-300°C后通入温度为100°C的水蒸汽充分反应30-150min生成含氧化锌纳米棒的复合粉末； (3)、将化学气相沉积法制 备的3mg的多壁碳纳米管置于异丙醇溶液中用強力超声分散10 40min，至多壁碳纳米管充分分散并悬浮于异丙醇溶液中为止，得到分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液； 所述的化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管，即以铁做催化剂，硅片为基板，通入5mol%的こ炔气体，在直径为45mm的管式炉里沉积碳纳米管，气体流量580 sccm,反应温度680°C，反应时间lOmin，制得直径IOnm,长300 y m的多壁碳纳米管； (4)、分别将步骤(2)所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末与步骤(3)所得的分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液按质量比计算，即含氧化锌纳米棒的复合粉末:多壁碳纳米管为0.7:1和1.1:1进行混合，混合后分别超声分散10-40min，即分别得到分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合溶液； (5)、将步骤(4)所得的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜,其特征在于通过包括如下步骤的方法制备：（1）、首先将粒度为3?5μm的雾化锌粉置入滚压振动磨的磨筒中，用真空泵抽出系统中的空气，然后注入惰性气体氩气，在惰性气体氩气保护下进行振动研磨1?15h,即得研磨细化的锌粉纳米颗粒；（2）、将步骤（1）所得的研磨细化的锌粉纳米颗粒置于容器中，预热到温度为120?300℃后通入温度为100℃的水蒸汽充分反应30?150min生成含氧化锌纳米棒的复合粉末；（3）、将化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管置于异丙醇溶液中用强力超声分散10～40min，至多壁碳纳米管充分分散并悬浮于异丙醇溶液中为止，得到分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液；（4）、按质量比计算，即含氧化锌纳米棒的复合粉末：多壁碳纳米管为0.5?10：1，分别将步骤（2）所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末与步骤（3）所得的分散均匀的多壁碳纳米管溶液进行混合，混合后超声分散10?40min，即得到分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合液；（5）、将步骤（4）所得的分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合溶液进行抽滤剥离,然后进行真空干燥，即得具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜。...
【技术特征摘要】
1.ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，其特征在于通过包括如下步骤的方法制备: (1)、首先将粒度为3-5i!m的雾化锌粉置入滚压振动磨的磨筒中，用真空泵抽出系统中的空气，然后注入惰性气体氩气，在惰性气体氩气保护下进行振动研磨l_15h，即得研磨细化的锌粉纳米颗粒； (2)、将步骤(I)所得的研磨细化的锌粉纳米颗粒置于容器中，预热到温度为120-300°C后通入温度为100°C的水蒸汽充分反应30-150min生成含氧化锌纳米棒的复合粉末； (3)、将化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管置于异丙醇溶液中用強力超声分散10 40min，至多壁碳纳米管充分分散并悬浮于异丙醇溶液中为止，得到分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液； (4)、按质量比计算，即含氧化锌纳米棒的复合粉末:多壁碳纳米管为0.5-10:1，分别将步骤(2)所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末与步骤(3)所得的分散均匀的多壁碳纳米管溶液进行混合，混合后超声分散10-40min，即得到分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合液； (5)、将步骤(4)所得的分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合溶液进行抽滤剥离，然后进行真空干燥，即得具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜。2.如权利要求1所述的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，其特征在于制备步骤(2)中所得的氧化锌纳米棒直径约为10-50nm，长度尺寸分布在1_5 y m。3.如权利要求2所述的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，其特征在于制备步骤(3)中所述的化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管直径在5-15nm，长度在100-400u mD4.如权利要求3所述的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，其特征在于制备步骤(5)中所述的真空干燥即控制真空度为-0.1MPa，温度为50-100°C进行干燥。5.如权利要求1、2、3或4所述的ー种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性...
【专利技术属性】
技术研发人员：李生娟，徐波，王树林，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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