[發明專利]一種氧化鋅@氮化碳量子點復合結構可見光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201810036307.5
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108212191B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 翟宏菊;孫德武;關壬銓;常立民;楊景海;孫茂宇;翟禹彤
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石岱

本發明是一種氧化鋅@氮化碳量子點復合結構可見光催化劑的制備方法，該方法是將C₃N₄量子點與具有紫外光催化活性的ZnO復合作為催化降解工業有機染料的催化劑，由于復合物發揮了ZnO納米粒子的穩定性能、紫外光響應等優點，同時利用了C₃N₄量子點尺寸小、反應接觸面積大等優點使納米ZnO與C₃N₄量子點之間發生協同作用，提高量子產率，拓寬了光響應范圍。采用紫外可見光譜儀對催化性能進行檢測，并可確定催化劑在反應結束后是否失活以及催化劑循環使用情況。本發明方法簡單、環保、低成本；催化效果明顯，反應迅速，具有可重復性高等優點；此催化劑對可見光催化降解染料廢水具有潛在應用價值。

技術領域

本發明屬于納米材料的制備及應用領域，具體的說涉及一種氧化鋅@氮化碳量子點復合結構可見光催化劑的制備方法。

背景技術

據調查，ZnO具有氧化能力強，無毒性和環境友好等特點，可以在自然光或紫外光下降解染料廢水，降解效率好，成本低，對環境無二次污染，因此備受學者們的青睞。盡管氧化鋅優勢顯著，但其依然存在催化活性并不是很高的問題。主要原因是光催化過程就是電子和空穴對分離，產生活性物質而將染料降解的過程，因此，催化劑內部電子空穴對越多，催化活性越明顯，然而，氧化鋅內部的電子和空穴對很容易復合，這大大降低了它的光催化效率。

Science雜志1993年刊出了關于美國哈佛大學實驗室人工合成了硬度超過金剛石的C₃N₄晶體的論文后，立即引起全球材料界的關注，并很快取得了較大的進展。經實驗表明，在可見光條件下，C₃N₄表現出了良好的光催化性能，能夠降解水中的有機染料。在過去40年當中，多種體系被用于研究可見光降解有機染料，但這些光催化劑存在量子利用效率低、穩定性較差、成本較高等亟待突破的瓶頸問題。C₃N₄復合材料因其制備方法簡單、原料價格低廉等優勢成為最佳的光催化材料之一，廣泛應用于光催化領域。但C₃N₄復合材料依然存在比表面積小、光生電子和空穴復合幾率大、量子效率低等問題。研究人員發現對C₃N₄進行修飾改性可以有效提高其光催化效率。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種ZnO@C₃N₄量子點復合結構可見光催化劑的制備方法，該方法簡單易行，產率較高，所制備的ZnO@C₃N₄量子點復合結構可見光催化劑具有更強的可見光催化作用。

本發明的目的是這樣實現的：該催化劑的制備方法包括以下步驟：

(1)、ZnO微納米棒溶膠的制備，首先將分析純的乙二醇、丙三醇和蒸餾水按體積配比為1：1：5混合配制成混合溶劑，然后向混合溶劑中加入溶劑總體積1/50—1/10體積的濃度為2mol/dm³的二水合醋酸鋅，再加入2倍于二水合醋酸鋅體積的濃度為1mol/dm³的氨水，室溫25℃下低速攪拌8小時，轉速為200rpm，從而制得ZnO粗產品；再對ZnO粗產品進行離心處理，其離心轉速6000rpm、離心時間3-5min，棄上清液，沉淀物用體積比為1:1的乙醇-水混合溶劑清洗并超聲處理3min，重復一次上述離心、乙醇-水混合溶劑清洗過程，從而獲得ZnO微納米棒溶膠，保留溶膠備用；