[發明專利]一種光催化降解材料Co摻雜納米ZnO及其制備方法

有效

• 申請號: 201410208315.5
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103977806A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 羅駒華;吳兆豐;毛洪凱;王旭;李濤
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，尤其涉及的是一種光催化降解材料Co摻雜納米ZnO及其制備方法。

背景技術

人類進入現代社會以來，隨著經濟的快速增長以及工業化大生產的助推，使人類的生活發生了翻天覆地的變化。但是于此同時也給人類賴以生存的環境造成了巨大的威脅與危害，特別是工業廢水的大量增加使水體污染問題十分嚴重，對環境造成了嚴重的危害。目前，各國政府已經充分意識到水污染問題的嚴重性，因此對該領域的研究與技術開發備受關注。

近年來隨著研究的深入，人們發現光催化及其相關技術在環境污染治理技術、太陽能轉換等諸多方面都顯示出誘人的應用前景。且光催化氧化技術是一種全新的“綠色技術”，以其能耗低、操作簡單、反應條件溫和、氧化性強、成本低、無二次污染等特點，在環境治理方面日益受到人們的普遍重視，并成為各國產業界和學術界研究的熱點。

ZnO是寬禁帶直接帶隙半導體材料，室溫下帶隙約為3.3eV，作為一種新型的光催化材料，ZnO具有無毒害，環境友好，生物相容，易于制備等優點。在光的照射下，ZnO激發后產生的電子-空穴對具有氧化、還原的能力，使有機物發生氧化還原反應后逐步被降解，最終被完全氧化成對環境友好的CO₂、H₂O和無毒的無機小分子。

Co是過渡族金屬元素，并且Co離子與Zn離子有著相近的離子半徑容易進行摻雜。對ZnO進行Co摻雜不僅可以調節帶隙寬度還可以引入相應的雜質能級，從而改變ZnO的光催化性能。目前人們大多集中于對Co摻雜ZnO的磁性、發光性能的研究，而對其的光催化降解研究及應用還鮮有涉及。如CN201110384810公開了一種基于Co摻雜ZnO的紅光材料的制備方法及應用，研究其發光性能。CN103400676A公開了高摻雜ZnO:Co磁性半導體薄膜材料及其制備方法，研究其磁性能。本發明，利用Co摻雜ZnO作為光催化降解材料還未見報道。將這一新型材料應用于水污染處理，為治理水污染提供了一種新思路。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供了一種光催化降解材料Co摻雜納米ZnO及其制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種光催化降解材料Co摻雜納米ZnO的制備方法，其步驟如下：

(1)將Zn(NO₃)₂和Co(NO₃)₂溶于50～150ml甲醇中，在60～80℃下回流10～14h；其中，Zn/Co的摩爾比為0.98～0.94/0.02～0.06；

(2)將(1)中得到的沉淀先后用去離子水和無水乙醇各洗滌三次；

(3)將洗滌后的產物在40～60℃下干燥3～6h，得到光催化降解材料Co摻雜納米ZnO。

所述的Zn/Co的摩爾比為0.98/0.02。

所述的Zn/Co的摩爾比為0.96/0.04。

所述的Zn/Co的摩爾比為0.94/0.06。

所述的制備方法制得的光催化降解材料Co摻雜納米ZnO。

所述的光催化降解材料Co摻雜納米ZnO的化學式為Zn_1-xCo_xO，其中x＝0.02，0.04，0.06。

本發明制備的納米Zn_1-xCo_xO能夠較好的光催化降解甲基橙，其最大降解率可達98.6％。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的Co摻雜納米ZnO的制備流程圖；

圖2為本發明實施例提供的Co摻雜納米ZnO的XRD圖；

圖3為本發明實施例提供的Co摻雜納米ZnO的TEM圖；

圖4為本發明實施例1提供的Zn_0.98Co_0.02O光催化降解甲基橙的效果圖；

圖5為本發明實施例2提供的Zn_0.96Co_0.04O光催化降解甲基橙的效果圖；

圖6為本發明實施例3提供的Zn_0.94Co_0.06O光催化降解甲基橙的效果圖。

具體實施方式

以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。

實施例1