[發明專利]一種氧化鋅/碳復合光催化納米材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810602142.3
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108940252A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 馬帥帥;莊雨;許澎;葉招蓮;傅小飛;宋亞萍
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳麗萍

本發明公開了一種氧化鋅/碳復合光催化納米材料，由多孔碳層負載氧化鋅納米粒子構成，所述的氧化鋅納米顆粒的粒徑為5～10nm。其制備方法為，以有機酸鋅為前驅體，在氮氣氣氛中高溫煅燒而成。制備過程簡單，環境友好，所得材料光生電子?空穴復合效率低，光催化活性高，易于回收利用，在含有機物污水處理方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種氧化鋅/碳復合光催化納米材料的制備方法，屬 于氧化物半導體復合光催化材料制備領域。

背景技術

隨著社會發展,能源短缺與環境污染已經成為人們關注的焦點問 題。光催化技術，作為一種綠色高級氧化技術，在環境污染治理領域 和能源轉化方面有著廣泛的應用前景。光催化技術能夠將低密度的太 陽能轉化成高密度易存儲的氫能，從而解決能源短缺問題；能夠把有 毒有害的有機、無機環境污染物降解或礦化成低毒、無毒的物質，減 少環境污染。

氧化鋅是一種重要的半導體光催化材料，具有穩定性高、成本低、 無毒性等優點。但是氧化鋅的禁帶寬度為3.37eV，易于光腐蝕，光 利用率低，且光生電子-空穴的復合速率高，因此量子效率較低。碳 材料是一種惰性材料，由于其良好的導電性，能夠捕捉和傳輸電子。 將氧化鋅和碳材料進行復合，可以提高光催劑抗光腐蝕能力；加快半 導體內光生電子和空穴的分離，抑制載流子復合以提高量子產率；擴 大光吸收的范圍，增加對光的利用率，使得氧化鋅基光催化材料有更 加廣發的實際應用前景。

發明內容

為解決現有技術中半導體光催化材料氧化鋅的禁帶寬度為 3.37eV，易于光腐蝕，光利用率低，且光生電子-空穴的復合速率高， 量子效率較低的缺陷，本發明提供一種氧化鋅/碳復合光催化納米材 料及其制備方法。

一種氧化鋅/碳復合光催化納米材料，由多孔碳層負載氧化鋅納 米粒子構成，所述的氧化鋅納米顆粒的粒徑為5～10nm。通過以有機 酸鋅為前驅體，在氮氣氣氛中高溫煅燒而成。

進一步的，將有機酸鋅前驅體裝于石英舟中，將石英舟置于管式 爐中，持續通入氮氣，管式爐升溫速率為5～10℃/min，溫度升至 500～650℃后保溫煅燒3～5h，即得。優選的，有機酸鋅前驅體為醋 酸鋅、草酸鋅和檸檬酸鋅中的任意一種或多種。

有益效果：本發明的通過簡單易行的方法合成出了氧化鋅/碳復 合光催化納米材料，該光催化納米材料由多孔碳層負載氧化鋅納米粒 子構成。該材料光生電子-空穴復合效率低，光催化活性高，易于回 收利用。

有機酸鋅前驅體不僅提供了氧化鋅基，同時提供了碳源；碳層作 為氧化鋅納米粒子的載體，控制了其形成較小的納米尺寸，提高了其 分散性。氧化鋅-碳層異質結界面的形成，提高了催化劑的穩定性， 提高了光吸收范圍和強度，同時有利于催化劑光生電子-空穴的分離， 協同提高了光催化材料的活性。反應結束后，催化劑在水中沉降性好， 易與水分離，易于回收利用。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分， 與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。 在附圖中：

圖1為氧化鋅/碳復合光催化材料的透射電子顯微鏡照片；

圖2為氧化鋅/碳復合光催化材料的XRD衍射圖譜；

圖3為氧化鋅/碳復合光催化材料的光致發光圖譜。

具體實施方式

以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的 優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1：

0.5g有機酸鋅前驅體裝于石英舟中，將石英舟置于管式爐中， 持續通入氮氣，管式爐升溫速率為10℃/min，溫度升至550℃，在此 溫度下煅燒4h，制得氧化鋅/碳復合光催化納米材料。