[發(fā)明專(zhuān)利]一種ZnO基光催化復(fù)合材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810188333.X
• 申請(qǐng)日: 2018-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108380196A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于香斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州寶瀾環(huán)保科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/06;B01J35/00;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 蘇州謹(jǐn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 仲崇明

本發(fā)明提供一種ZnO基光催化復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明基于CQDs具有優(yōu)異的儲(chǔ)存電子能力、上轉(zhuǎn)換熒光性能且能夠在材料表面形成水溶性保護(hù)，可以避免氧化鋅納米結(jié)構(gòu)在制備過(guò)程中團(tuán)聚，ZnO具備優(yōu)異的電子傳輸性，利用CQDs水溶液進(jìn)行產(chǎn)品后處理，進(jìn)一步在ZnO表面形成了穩(wěn)定的CQDs保護(hù)、熒光轉(zhuǎn)換層，同時(shí)有利于提高復(fù)合材料在光催化反應(yīng)過(guò)程中的載流子分離、傳輸，減少載流子的分離后的再?gòu)?fù)合率，且CQDs的共軛結(jié)構(gòu)和苯之間的π–π相互作用有利于苯富集在復(fù)合材料的表面，兩組分協(xié)同作用可以在可見(jiàn)光下高效降解有機(jī)氣體污染物(苯的降解效率可以達(dá)到90％)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明碳基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種ZnO基光催化復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

光催化技術(shù)以其綠色可持續(xù)性，在環(huán)境污染治理等方面引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注；但是許多光催化材料的禁帶寬度大、紫外光區(qū)響應(yīng)已經(jīng)大大阻礙了其發(fā)展，無(wú)法達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的目的，因此開(kāi)發(fā)新型高效可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

碳量子點(diǎn)(CQDs)是碳納米材料家族中的新成員，具有無(wú)毒、高熒光量子產(chǎn)率、良好生物相容性以及高的光、化學(xué)穩(wěn)定性等，可用于生物傳感、生物成像、環(huán)境檢測(cè)、光催化以及藥物載體等諸多領(lǐng)域。[Angew.Chem.Int.Ed,2010,49,6726-6244；Chem.Comm.2012,48.3686-3705；]。

而ZnO由于其較大的禁帶寬度，致使對(duì)可見(jiàn)光不響應(yīng)，影響了其在光催化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。據(jù)我們所知，目前沒(méi)有報(bào)道利用CQDs水溶液參與反應(yīng)以及后處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)合成ZnO-CQDs并應(yīng)用于可見(jiàn)光下催化降解有機(jī)污染物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)提供一種ZnO基光催化復(fù)合材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種ZnO基光催化復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

將硝酸鋅、CQDs水溶液和水混合均勻，用氨水調(diào)節(jié)pH值為11，轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯四氟乙烯的反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)；水熱反應(yīng)結(jié)束后，利用CQDs水溶液對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行后處理，即得ZnO-CQDs光催化復(fù)合材料。

優(yōu)選的，所述利用CQDs水溶液對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行后處理的具體步驟為按照固液比1g：10ml將水熱反應(yīng)后的固體產(chǎn)物放入含量為5mg-10mg/ml的CQDs水溶液中，然后在80-90℃下劇烈攪拌1-3h，洗滌、干燥。

優(yōu)選的，硝酸鋅、CQDs水溶液和水的固液質(zhì)量比為1g：10-15ml：20-30ml，所述碳量子點(diǎn)水溶液含量為1mg-10mg/ml。

優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)具體步驟為在200-220℃下保持1-2h,最后冷卻至室溫。

優(yōu)選的，所述干燥條件為在50℃下真空干燥12h。

優(yōu)選的，所述碳量子點(diǎn)的制備方法為將石墨棒放入水中，在30V下連續(xù)電解120h，經(jīng)過(guò)濾、洗滌獲得的

本發(fā)明還提供了一種ZnO基可見(jiàn)光催化復(fù)合材料，所述復(fù)合材料為采用上述方法制備形成的。

本發(fā)明基于CQDs具有優(yōu)異的儲(chǔ)存電子能力、上轉(zhuǎn)換熒光性能且能夠在材料表面形成水溶性保護(hù)，可以避免氧化鋅納米結(jié)構(gòu)在制備過(guò)程中團(tuán)聚，ZnO具備優(yōu)異的電子傳輸性，利用CQDs水溶液進(jìn)行產(chǎn)品后處理，進(jìn)一步在ZnO表面形成了穩(wěn)定的CQDs保護(hù)、熒光轉(zhuǎn)換層，同時(shí)有利于提高復(fù)合材料在光催化反應(yīng)過(guò)程中的載流子分離、傳輸，減少載流子的分離后的再?gòu)?fù)合率，且CQDs的共軛結(jié)構(gòu)和苯之間的π–π相互作用有利于苯富集在復(fù)合材料的表面，兩組分協(xié)同作用可以在可見(jiàn)光下高效降解有機(jī)氣體污染物，苯的降解效率可以達(dá)到90％。且制備方法簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有溶液可處理性。此外，本發(fā)明的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比還具有下列優(yōu)點(diǎn)：