[發明專利]一種碳摻雜氧化鋅納米復合材料的高效制備方法

有效

• 申請號: 201810230593.9
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108355636B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 孫家書;申坤浩;李忠義;張弛;曹廣秀;翟濱
• 申請（專利權）人: 商丘師范學院
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真;張志軍

本發明公開了一種碳摻雜氧化鋅納米復合材料的高效制備方法，具體步驟包括：（1）浸泡液的配置：將鋅鹽溶于去離子水中得到質量濃度為5~50%的鋅鹽溶液，加堿調節鋅鹽溶液的pH值為9~12，攪拌均勻制得浸泡液；（2）制備碳摻雜氧化鋅納米復合材料：將海綿置于浸泡液中反復擠壓至飽和狀態，然后將其放入馬弗爐中煅燒，即可得到碳摻雜氧化鋅納米復合材料。該方法所采用的海綿既是氧化鋅生長所需的模板又是摻雜所需的碳源，制備方法簡單、快速高效，且可以通過海綿種類、浸泡液濃度等影響因素的調控實現對碳摻雜氧化鋅納米復合材料尺寸及組成的控制，在光催化降解有機污染物等方面具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，具體涉及一種碳摻雜氧化鋅納米復合材料的高效制備方法。

背景技術

水體及空氣中有機污染物污染是困擾人類日常生活的一個全球性問題。半導體光催化劑因其無毒且能在比較溫和的條件下降解較寬范圍內的污染物已成為環境科學領域的一個研究熱點。研究表明，ZnO具有較高的光敏特性、較寬的禁帶寬度（3.37eV）及較大的激子能（60meV），在降解一些污染物方面表現出了獨特的價值，如染料廠中的污水、苯酚等，且其在光降解機理上也與二氧化鈦十分類似。

但是由于ZnO禁帶比較寬，產生的電子-空穴對易快速復合，會導致光催化性能不佳。因此，有效的抑制電子-空穴對的復合并拓寬光響應區域成為增強其光催化性能的主要手段。研究人員采用了許多方法，如控制其結構形貌、負載貴金屬、摻雜離子及和其他半導復合體產生協同效應等。其中，在ZnO中摻雜碳材料，既能夠使碳材料作為光催化劑的支撐材料，同時又起到了電子傳遞通道的作用，抑制了電子-空穴對的快速復合，在促進目標分子吸附的同時拓寬了催化劑的光吸收范圍，從而有效地提高了材料的光催化活性。近年來，已有一些有關碳摻雜氧化鋅納米復合材料的專利申請。如中國發明專利201210466728.4，201110332997.7，CN103496733A，CN107552034A等。但上述制備方法步驟繁瑣，使用原料較復雜，成本較高，制備條件苛刻，不利于工業化生產。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種碳摻雜氧化鋅納米復合材料的高效制備方法，制備過程過程簡單、快速、易操作。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種碳摻雜氧化鋅納米復合材料的高效制備方法，其特征在于步驟如下：

（1）浸泡液的配置：將鋅鹽溶于去離子水中得到質量濃度為5~50%的鋅鹽溶液，加堿調節鋅鹽溶液的pH值為9~12，攪拌均勻制得浸泡液；

（2）制備碳摻雜氧化鋅納米復合材料：將海綿置于浸泡液中反復擠壓至飽和狀態，然后將其放入馬弗爐中煅燒，即可得到碳摻雜氧化鋅納米復合材料。

所述的鋅鹽為乙酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅或硝酸鋅。

所述步驟（1）中的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水。

所述步驟（2）中的海綿為發泡棉、定型棉、橡膠棉或記憶棉。

所述步驟（2）中的煅燒溫度位350～600℃。

所述步驟（2）中的煅燒時間為0.5～2h。

本發明的有益效果：(1) 制備過程過程簡單、快速、易操作。

(2) 原料成本低，利用市售的工業海綿或廢棄海綿即可進行碳摻雜氧化鋅納米復合材料的制備，且無需對原材料進行前期預處理。

(3) 產物產量大、后處理簡單。所采用的海綿既是氧化鋅生長所需的模板又是摻雜所需的碳源，有效的避免了產物需要分離提純的時間和成本耗費。