[發(fā)明專利]一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711246721.0
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107983327B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙敬忠;白楊;呂振林
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J35/00;B01J35/02;B01J37/34
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 涂秀清

1.一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、ZnO種子層襯底的制備；

步驟1.1、將FTO襯底放入體積比為1:1:1的無水乙醇-丙酮-異丙酮混合溶液中，超聲清洗后取出，用去離子水沖洗干凈，并放入烘箱中烘干備用；

步驟1.2、將一定量的Zn(CH₃COO)₂和NaOH固體分別溶于乙醇中，然后，取上述Zn(CH₃COO)₂和NaOH溶液分別加入一定量的乙醇溶液再進(jìn)行稀釋，之后將上述兩種稀釋后的溶液分別水浴加熱到65℃后混合，并在65℃下保溫一段時(shí)間，自然冷卻后得到的ZnO種子層溶液，將ZnO種子層溶液涂敷于FTO襯底上，待其自然蒸發(fā)后進(jìn)行下一次涂敷，重復(fù)涂敷多次保證ZnO種子層厚度，最終獲得ZnO前驅(qū)體膜；

步驟1.3、將步驟1.2所得的ZnO前驅(qū)體膜置于馬弗爐中，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間，獲得ZnO種子層襯底；

步驟2、ZnO納米棒陣列薄膜的制備；

步驟2.1、將步驟1制備好的ZnO種子層襯底放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中，保持ZnO種子層襯底向下，然后，將聚乙烯亞胺、六次甲基四胺和硝酸鋅固體依次加入到去離子水中形成混合溶液，并轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜內(nèi)襯中；

步驟2.2、將步驟2.1所述的反應(yīng)釜放入干燥箱中進(jìn)行水熱反應(yīng)后，自然冷卻至室溫，得到生長有ZnO薄膜的種子層襯底，用去離子水沖洗后，干燥；

步驟2.3、將干燥后的樣品重復(fù)進(jìn)行3次上述步驟2.2的操作；

步驟2.4、將步驟2.3所得樣品置于馬弗爐中恒溫反應(yīng)一段時(shí)間，獲得ZnO納米棒陣列薄膜；

步驟3、將步驟2所制備得到的ZnO納米棒陣列薄膜的進(jìn)行進(jìn)一步處理，具體操作如下：

將步驟2制備得到的ZnO納米棒陣列薄膜樣品放入鐵絲籠中，將石英玻璃球置于樣品上，鐵絲籠被放入盛有40mL1mg/L的甲基橙溶液的燒杯中，最終，燒杯被固定于搖床振蕩器中，在壓電光催化過程中，開啟紫外燈管，運(yùn)行搖床振動器，搖床振蕩器采用一定的震蕩速度模擬ZnO光催化劑工作環(huán)境中來回震蕩的水流，利用紫外分光光度計(jì)測量其壓電光催化前后的吸光度，并計(jì)算其壓電光催化效率；

搖床振蕩器的搖晃速度為0～80times/min。

2.如權(quán)利要求1所述的一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，所述步驟1.2中稀釋前后，Zn(CH₃COO)₂的濃度比為1:7，NaOH的濃度比為1:2.5。

3.如權(quán)利要求1所述的一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，所述步驟1.3中馬弗爐中的反應(yīng)條件為：空氣氣氛下，加熱溫度為300℃～500℃，恒溫時(shí)間30min～60min。

4.如權(quán)利要求1所述的一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，所述步驟2.1中水熱反應(yīng)的條件為：溫度為90℃～150℃，恒溫時(shí)間3h～5h。

5.如權(quán)利要求1所述的一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，所述步驟2.4中馬弗爐中的反應(yīng)條件為：空氣氣氛下，加熱溫度300℃～500℃，恒溫時(shí)間30min～60min。

6.如權(quán)利要求1所述的一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，所述步驟3中的石英玻璃球的規(guī)格為：質(zhì)量范圍是0.1725g～0.5550g，直徑是5.30mm～7.80mm。

7.如權(quán)利要求1所述的一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，所述步驟3中利用紫外分光光度計(jì)測量壓電光催化前后的吸光度時(shí)，紫外分光光度計(jì)的波長設(shè)置為466nm。

8.如權(quán)利要求1所述的一種提高ZnO納米棒陣列光催化性能的方法，其特征在于，制備得到的ZnO納米棒陣列樣品為垂直性良好的沿晶體[001]方向生長的ZnO單晶納米棒陣列，其長度和直徑分別約為2μm和200nm。