[發明專利]一種復合光催化劑薄膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010884009.9
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111974375A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 武軍;竹秋妮;方靜;曹雪波
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J35/06;B01J37/02;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明屬于光催化劑技術領域，具體涉及一種復合光催化劑薄膜及其制備方法和應用。本發明提供的復合光催化劑薄膜，以質量百分含量計，包括3.8～18％ZnO納米棒和82～96.2％TiO₂納米線；所述ZnO納米棒直立生長在TiO₂納米線表面，呈多枝狀；所述ZnO納米棒和TiO₂納米線之間形成異質結。本發明提供的復合光催化劑薄膜的膜結構為自支撐薄膜能夠保持良好的形態，易于回收，利于重復使用。本發明提供的復合光催化劑薄膜中氧化鋅納米棒和二氧化鈦納米線的結構關系類似竹葉和竹竿的結構增加了光照面積，提高了光催化效率。由實施例結果可知，本發明提供的復合光催化劑薄膜具有優異的光催化性能。

技術領域

本發明屬于光催化劑技術領域，具體涉及一種復合光催化劑薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，半導體光催化技術作為一種以半導體為催化劑、利用光能深度分解有機污染物的綠色環境治理技術，已經成為理想的節約能源和保護環境的有效手段。TiO₂因其具有優良的光催化性能、物化性質穩定、無毒和成本低廉等優點，是目前最常用的半導體光催化材料。但TiO₂能帶較寬(Eg＝3.2eV)，只能利用太陽光里不足5％的紫外光，太陽光利用率低，且光照下電子(e^-)-空穴(h⁺)復合率高，降低了催化活性。

將ZnO與TiO₂進行復合，利用納米粒子之間的耦合作用，形成ZnO/TiO₂異質結構利于電子-空穴對有效分離和電荷轉移，可提高光催化材料的量子效率和對太陽光的利用率。目前，ZnO/TiO₂納米復合材料大多為粉體，難以回收不利于重復利用，同時現有的ZnO/TiO₂納米復合材料為純物理混合其催化效率還有待進一步提高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種復合光催化劑薄膜，所述復合光催化劑薄膜利于回收重復使用，且具有較高的催化效率。

本發明提供了一種復合光催化劑薄膜，以質量百分含量計，包括3.8～18％ZnO納米棒和82～96.2％TiO₂納米線；所述ZnO納米棒直立生長在TiO₂納米線表面，呈多枝狀；

所述ZnO納米棒和TiO₂納米線之間形成異質結。

本發明還提供了上述技術方案所述復合光催化劑薄膜的制備方法，包括以下步驟：

提供二氧化鈦薄膜，所述二氧化鈦薄膜由二氧化鈦納米線交織形成；

將鋅鹽溶液加至堿溶液中，得到氧化鋅前驅體溶液；

將所述二氧化鈦薄膜浸泡于氧化鋅前驅體溶液中，進行自組裝，得到所述復合光催化劑薄膜；

所述二氧化鈦納米線中鈦元素和氧化鋅前驅體溶液中鋅元素的摩爾比為(4～12):1。

優選的，所述自組裝的溫度為60～80℃，時間為8～12h。

優選的，所述鋅鹽溶液包括硝酸鋅溶液、乙酸鋅溶液和氯化鋅溶液中的一種或多種。

優選的，所述鋅鹽溶液的濃度為0.002～0.02mol/L。

優選的，所述堿溶液包括氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液，所述堿溶液的濃度為0.016～0.16mol/L。

優選的，所述二氧化鈦薄膜的制備方法包括以下步驟：

將鈦酸四正丁酯、水與氫氧化鈉溶液混合后進行溶劑熱反應，得到鈦酸鈉薄膜；

將所述鈦酸鈉薄膜依次進行酸浸泡和煅燒，得到二氧化鈦薄膜。