本发明专利技术属于半导体纳米复合材料技术领域，具体涉及一种硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料及其制备方法。本发明专利技术所述的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料是以锌盐和苯甲酸盐为原料，利用锌离子和苯甲酸根羧基官能团的配位作用在水相溶液中自组装得到了苯甲酸根插层层状氢氧化锌纳米复合材料，再以该苯甲酸根插层层状氢氧化锌纳米复合材料为前驱体，通过与H2S气体反应制得。与现有技术相比，本发明专利技术所述硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料实现了量子尺寸的硫化锌纳米粒子在苯甲酸阵列中的均匀分散，能够有效抑制电子与空穴的复合，提高硫化锌纳米粒子的光催化效率，且其制备工艺简单，原料来源丰富，生产易于放大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体纳米复合材料
，具体涉及。
技术介绍
硫化锌是一类非常重要的半导体材料，这种材料具有优良的物化性能，在光催化、传感器、光电器件等领域有广泛的用途。硫化锌与有机物在纳米尺度下复合，有助于提高硫化锌半导体材料的光电性能，拓展其应用领域，因而硫化锌/有机纳米复合材料成为近年来纳米科学和材料科学的研究热点。目前，关于硫化锌/有机纳米复合材料的报道很多。Yu等(W.T.Yao, S.H.Yu, L.Pan, J.Li, Q.S.Wu，L.Zhang, J.Jiang, Small, 2005，I, 320-325)使用溶剂热合成法在水和二亚乙基三胺(DETA)混合溶剂里制备了硫化锌/DETA纳米带。但是水(溶剂)热法通常需要高温、高压、密闭反应体系，制备工艺比较复杂。Dimos等以介孔材料MCM-41为模板合成的硫化锌/MCM-41纳米复合材料中硫化锌纳米粒子的粒径可控制在1.8nm左右，(K.Dimos, 1.B.Koutselas, M.A.Karakassides, J.Phys.Chem.B2006, 110, 22339-22345),并且由于MCM-41具有良好的化学稳定性和抗热性能，复合材料在稳定性性方面有了显著提高。然而介孔材料在组成和结构方面可调变形小，并且其化学惰性也导致了复合材料基质层和半导体纳米粒子间基本无协同作用，这也限制了硫化锌纳米复合材料功能的开发。Yang等(C.L.Lu, Y.R.Cheng, Y.F.Liu, F.Liu, B.Yang, Adv.Mater.2006，18，1188-1192)将硫化锌纳米粒子通过原位聚合技术引入到高分子中，得到了一系列高折射率透明硫化锌/聚合物纳米复合光学材料。他们首先在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中合成了疏基乙醇包覆的硫化锌纳米粒子，并通过反复沉淀得到的硫化锌纳米粒子粉末，然后将硫化锌纳米粒子粉末分散到单体N，N-二甲基丙烯酰 胺(DMAA)单体溶剂中，通过原位聚合得到了透明的、折射率可随硫化锌含量可调的透明体相硫化锌/PDMAA纳米复合材料。通过这种方法得到的硫化锌/PDMAA纳米复合材料中硫化锌纳米粒子的粒径均在3nm左右且分布均勻。同时由于硫化锌与聚合物之间的共价键链接，使得这种材料具有很好的热稳定性和机械性能。但是为了控制纳米复合材料中硫化锌纳米粒子的分散性需要添加疏基乙醇对硫化锌粒子起到包覆、稳定作用；为了降低纳米复合材料的吸水率并增强材料的其他物理性能，反应过程中需要加入苯乙烯(St)与二乙烯基苯(DVB)等疏水性聚合单体；另外，制备过程还要结合使用Y-射线辐照聚合，这些都增加了制备的成本和复杂性。层状金属氢氧化物是一类阴离子型层状材料，其组成可以表示为Μ(0Η)2_χ(Αη_)χ/ .mH20o其中M为层板二价金属阳离子，包括Zn2+，Co2+，Cu2+，Mg2+，Ni2+等，具有原子级别分散的特点；An_代表层间阴离子，如Cl_，CO广，no3_，so42_，ch3coo_等无机或有机阴离子。将层状金属氢氧化物作为前驱体应用于硫化锌材料的制备有望得到更优性能的复合材料
技术实现思路
本专利技术提供了。本专利技术所述的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料是以锌盐和苯甲酸盐为原料，利用锌离子和苯甲酸根羧基官能团的配位作用在水相溶液中自组装得到了苯甲酸根插层层状氢氧化锌纳米复合材料，再以该苯甲酸根插层层状氢氧化锌纳米复合材料为前驱体，通过与H2S气体反应制得。本专利技术所述的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料的制备方法，具体步骤如下:I)将浓度为0.01-0.5mol.Γ1的无机锌盐水溶液和浓度为0.01-0.5mol.Γ1的苯甲酸盐水溶液在四口瓶中均匀混合，无机锌盐和苯甲酸盐的摩尔比为(5:1)-(1:5)；2)使用NaOH溶液调节步骤I)配制的混合盐溶液的pH值为5_8，在25_100°C下反应0.5-48小时，产物用去离子水离心洗涤，干燥，得到苯甲酸根插层层状氢氧化锌前驱体；3)将步骤2)制得的苯甲酸根插层层状氢氧化锌前驱体放置于广口瓶中，以5-100mL.HiirT1的流速向瓶内通入H2S气体反应1_30分钟，得到硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料。步骤I)中所述的无机锌盐是硝酸锌、氯化锌、硫酸锌中的一种或几种。步骤I)中所述的苯甲酸盐为苯甲酸钠、苯甲酸钾中的一种或两种。步骤2)中NaOH溶液的浓度范围为0.l_2mol.L'步骤3)中反应温度为20_60°C。上述步骤I)中无机锌盐和苯甲酸盐的摩尔比为(5:1)-(1:1)，步骤2)中pH值为5-6.5时，得到的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料为一维纤维状。上述步骤I)中无机锌盐和苯甲酸盐的摩尔比为(1: 1)-(1:5)，步骤2)中pH值为7-8时，得到的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料为二维片状。将上述方法制备得到的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料催化染料光降解的应用。所述的催化染料光降解反应的条件为:50ml浓度为20ppm的染料溶液加入30mg硫化锌与苯甲酸纳米复合材料在紫外光照射下进行反应。所述的染料为对亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B中的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:利用苯甲酸根插层层状氢氧化锌前驱体中层板金属锌离子原子级别分散的特点和有机苯甲酸分子的功能化修饰作用，实现了对硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料中硫化锌纳米粒子尺寸和分散性的有效控制；通过调变苯甲酸根插层层状氢氧化锌前驱体的晶体结构和组成，可以得到不同形貌(一维纤维状和二维片状)的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料；硫化锌纳米粒子与苯甲酸之间具有良好的电子传输性能，能够有效抑制电子与空穴的复合，提高硫化锌纳米粒子的光催化效率，对染料具有非常好的光催化效果；本专利技术制备工艺简单，原料来源丰富，生产易于放大；制备的ZnS与苯甲酸纳米复合光催化材料具有形貌、组成和结构的可调控性；实现了量子尺寸的ZnS纳米粒子在苯甲酸阵列中的均匀分散。附图说明图1为实施例1制备的苯甲酸根插层层状氢氧化锌前体(a)及硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料(b)的X射线晶体衍射图谱(XRD)。图2为实施例1制备的苯甲酸根插层层状氢氧化锌前体(a)及硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料(b)的红外谱图(IR)。图3为实施例1制备的一维的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料的扫描电镜照片。图4为实施例1制备的一维的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料的高分辨透射电镜照片。图5为实施例2制备的片状的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料的透射电镜照片。图6为实施例2制备的片状的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料的高分辨透射电镜(HRTEM)照片。图7为实施例1制备的一维的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料降解亚甲基蓝溶液实验对照图(曲线a为空白试验，曲线b为块体硫化锌，曲线c为商业TiO2,曲线d为硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料)。具体实施例方式下面结合具体的实施例对本专利技术所述的制备方法做进一步说明，但是本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1I)称取11.90g Zn(NO3)2.6H20和5.76g苯甲酸钠，室温下分别溶于IOOmL去CO2水配制成盐溶液，将配制好的两种盐溶液倒入四口烧瓶中，并开始用电动搅拌器匀速转动，使盐溶液混合均匀本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的硫化锌与苯甲酸纳米复合光催化材料是以锌盐和苯甲酸盐为原料，利用锌离子和苯甲酸根羧基官能团的配位作用在水相溶液中自组装得到了苯甲酸根插层层状氢氧化锌纳米复合材料，再以该苯甲酸根插层层状氢氧化锌纳米复合材料为前驱体，通过与H2S气体反应制得。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王连英，岳爽，杨双霞，郭晓迪，何静，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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