[發(fā)明專利]一種基于ZIF-8制備ZnO晶體的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010058790.4
• 申請日: 2020-01-18
• 公開（公告）號: CN111185150A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王舜;尹德武;金輝樂
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J20/02;B01J20/30;B01J35/00;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 溫州名創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發(fā)明公開了基于建金屬有機框架ZIF?8制備ZnO晶體的制備方法，通過調(diào)控原料比例，反應(yīng)條件等方式，篩選出了最佳的原料比例和反應(yīng)條件。以甲基橙為污染物模型分子，以太陽光和紫外光為光源，系統(tǒng)考察了ZnO的光催化活性。本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果：基于ZIF?8合成的ZnO晶體的光催化性能比其他形貌的更好，ZIF?8完全煅燒成ZnO，且ZnO結(jié)晶度較高，形貌規(guī)整，光照75min時，對甲基橙的降解率可以達到100%。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體材料領(lǐng)域，特別涉及基于ZIF-8制備ZnO晶體的制備方法。

背景技術(shù)

水是人類賴以生存的根本，人們的生存發(fā)展都不能離開水。然而隨著工業(yè)化的發(fā)展，污染日益增加，水環(huán)境也逐漸惡劣。其中，水體污染罪魁禍首為染料污染。有機染料的污染很難用普通的廢水處理方法解決，因此，如何減少有機染料的污染是當今社會備受關(guān)注的話題。現(xiàn)今隨著科技的進步，人們在生物、化學和物理領(lǐng)域都找到了一些解決污染的辦法。在這其中，半導體光催化劑由于制備成本低、技術(shù)簡單、具有優(yōu)良的光催化特性等，已經(jīng)漸漸成為了現(xiàn)今極為活躍的一個研究方向，受到人們的廣泛關(guān)注。

ZnO是一種比較常見的半導體光催化劑，它在室溫下具有較大的導帶寬度、較高的電子激發(fā)結(jié)合能及光增益系數(shù)、較好的化學穩(wěn)定性和生物相容性。ZnO晶體在降解有機染料方面有較廣的研究與應(yīng)用，主要尋求一種制備高結(jié)晶度且光催化性能更好的ZnO晶體的制備方法。

基于ZIF-8 MOFs材料的制備ZnO光催化材料，以Zn 為中央金屬子，并同四個2-甲基咪唑有機物連接體相連，形成了具有六個四元環(huán)、八個六元環(huán)的結(jié)構(gòu)，通過拓撲作用形成了空間大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)ZIF-8的結(jié)構(gòu)特點，對其高溫熱處理除去骨架結(jié)構(gòu)中的C、H 和N 后可以得到較大比表面積的ZnO，獲得性能優(yōu)良的光催化材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備高結(jié)晶度且光催化性能更好的ZnO晶體的制備方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種基于ZIF-8制備ZnO晶體的制備方法，包括以下步驟：

（1）反應(yīng)混合液的制備：向甲醇溶液內(nèi)加入2-甲基咪唑，攪拌溶解，記為A溶液；向甲醇溶液內(nèi)加入Zn(NO₃)₂·6H₂O，攪拌溶解，記為B溶液；一邊攪拌B溶液，一邊快速將A溶液加入其中混合，靜置至反應(yīng)完全，得到反應(yīng)混合液；

（2）ZnO晶體的制備：將反應(yīng)混合液離心分離得到白色沉淀；將用甲醇和去離子水洗凈的白色沉淀烘干后，對其煅燒得到ZnO晶體。

上述技術(shù)方案中，所述的2-甲基咪唑和ZnO摩爾比分比為1:1和16:1。

上述技術(shù)方案中，步驟（1）中所述的靜置的時間為24h。

上述技術(shù)方案中，步驟（2）中所述的煅燒的溫度為550℃，所述的煅燒的時間為3h。

上述技術(shù)方案中，步驟（2）中所述的烘干的溫度為60℃，所述的烘干的時間為2h。

上述技術(shù)方案中，步驟（2）所述的離心的時間為3min，所述的離心的轉(zhuǎn)速為8000rpm。

上述技術(shù)方案中，所述的B溶液中的Zn(NO₃)₂·6H₂O的濃度為0.1 mol/L。