[發明專利]一種室溫固相化學法制備硫化銅/氧化鋅納米復合光催化材料的方法

在審

• 申請號: 202010024982.3
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111111697A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 郝愛澤;寧雪兒;賈殿贈
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C02F1/30;C02F101/38
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本發明公開了一種室溫固相化學法制備硫化銅/氧化鋅納米復合光催化材料的新型方法，屬于新型納米光催化材料制備技術領域。該技術通過簡單、綠色及環保的固相化學法制備硫化銅/氧化鋅納米復合材料，在降解有機污染物亞甲基藍方面表現出優異的光催化性能，在80分鐘時其降解亞甲基藍污染物效率高達99.1%。本發明中的制備方法具有合成工藝簡單、綠色環保、產率高及成本低廉等優點，在廢水治理和環境保護方面具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明涉及新型的納米材料制備領域，具體涉及一種基于硫化銅/氧化鋅納米復合光催化材料及其室溫固相化學制備方法。

背景技術

在半導體材料中，光催化效應是高效利用太陽能資源的有效技術之一，在解決全球環境污染問題和開發新能源方面具有重要的意義。半導體光催化劑可以在室溫條件下對多種污染物進行有效的降解，具有廉價易得、能耗低、效率高及綠色環保等優點，在水污染治理和可再生資源開發利用領域具有潛在的應用前景。

氧化鋅材料是一種重要的半導體材料，作為一種典型的半導體光催化劑，其具有較高的氧化還原電位及電子遷移率、較高的光敏感性、成本低廉及無毒環保等優點，在廢水處理、裂解水制氫、生物殺菌等方面具有廣泛的應用價值和良好的應用前景。但是，單一的氧化鋅材料只能利用太陽光中的紫外部分、光生電子和空穴易復合、量子產率低等缺點限制了其在光催化領域的應用。如何提高氧化鋅中電子的快速傳輸、有效利用太陽能、降低光生電子-空穴的復合及提高電子和空穴的分離效率等是人們亟待解決的重要問題。

半導體復合技術是提高光催化劑催化效率的簡單有效方法之一，通過半導體復合技術可以使光生載流子有效分離，調控半導體的禁帶寬度，提高電子的快速傳輸，降低光生電子-空穴的復合，從而有效的提高光催化效率。硫化銅是一種窄禁帶的半導體材料，其禁帶寬為 2.2 eV，對可見光具有良好的吸收，當吸收了合適能量的光子時，會產生大量的電子和空穴。采用半導體復合技術，將硫化銅和氧化鋅納米材料進行復合，可以提高材料的光吸收響應能力、有效的調控半導體的禁帶寬度、降低光生電子-空穴的復合及有效提高光催化活性。

制備氧化鋅納米催化劑的方法有物理法和化學法，物理法有磁控濺射法、激光脈沖沉積及真空蒸發等方法。化學法主要包括溶膠-凝膠法、水熱法、金屬有機化學氣相沉積法及固相化學法等方法。固相化學法具有合成工藝簡單、產率高、能耗低及綠色環保等優點，是工業中大量制備氧化鋅納米材料的主要方法之一。

發明內容

本發明的目的一在于根據單一氧化鋅納米材料光催化效率低問題，提供一種高效光催化降解污染物的硫化銅/氧化鋅納米復合新型光催化材料。

本發明的目的二是提供一種工藝簡單、綠色環保、能耗低及產率高的制備硫化銅/氧化鋅納米復合光催化材料的新方法。

為實現上述發明目的，本發明提供一種室溫固相法制備硫化銅/氧化鋅納米復合光催化材料的方法，具體為以下步驟：

加入適量表面活性劑聚乙二醇，將一定摩爾比氧化鋅納米顆粒和銅鹽混合研磨50分鐘，加入等摩爾量的硫化鈉混合研磨1小時，蒸餾水溶解，布氏漏斗抽濾，放置干燥12小時。

上述的適量表面活性劑聚乙二醇的量為1 ml，一定摩爾比氧化鋅納米顆粒和銅鹽為1:0.005，所述的銅鹽為硝酸銅。

上述氧化鋅納米顆粒，其特點在于所述制備方法由以下步驟組成：加入適量表面活性劑聚乙二醇，混合研磨一定摩爾比的固態鋅鹽和固態路易斯堿，避光靜置5小時，蒸餾水溶解，布氏漏斗抽濾，放置干燥12小時。

上述的適量表面活性劑聚乙二醇的用量為5 ml，一定的摩爾比為1：4，固態鋅鹽為0.01 mol氯化鋅，固態路易斯堿為0.04 mol氫氧化鈉。

上述的氯化鋅為1.36克，氫氧化鈉為1.60克。

與現有制備技術相比，本發明具有以下優點：