[發(fā)明專利]一種氧缺陷型灰色氧化鋅及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113582218B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜高輝;郝亞雯;畢祥;蘇慶梅;許并社
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;B82Y30/00;B01D53/86;B01D53/56;B01J23/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明公開了一種氧缺陷型灰色氧化鋅及其制備方法和應(yīng)用，屬于材料工程領(lǐng)。所述制備方法通過將鋰和萘溶解于溶劑中中，得到鋰萘溶液，將白色氧化鋅加入所得鋰萘溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后收集固體產(chǎn)物，將所得固體產(chǎn)物經(jīng)洗滌后干燥，制得氧缺陷型灰色氧化鋅。所述制備方法工藝簡單，普適性廣，適用于大量生產(chǎn)。制得的氧缺陷型氧化鋅呈灰色，光吸收能力和光響應(yīng)范圍增強(qiáng)，能夠作為氣體凈化光催化劑的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料工程領(lǐng)域，涉及一種氧缺陷型灰色氧化鋅及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧化鋅(ZnO)是一種常見金屬氧化物半導(dǎo)體，屬于n型半導(dǎo)體，其能量帶隙值為3.37eV。常溫下呈白色固體狀態(tài)，是一種兩性氧化物。氧化鋅具有無毒無害、價(jià)格低廉、高化學(xué)穩(wěn)定性、易制備、低介電常數(shù)和低光耦合率等特性，是光催化工藝中優(yōu)異的半導(dǎo)體材料。目前所報(bào)道的氧化鋅的制備，主要還是常規(guī)白色氧化鋅。比如，CN1887720A公開了一種納米氧化鋅粉體的制備方法，此法首先將鋅鹽溶解于無水乙醇溶液中，然后加入一定量的十六烷基三甲基溴化銨表面活性劑，劇烈攪拌，并將強(qiáng)堿溶液逐滴加入鋅鹽溶液中，得到白色渾濁液。反應(yīng)完全后，通過洗滌干燥得到納米氧化鋅粉體。該法得到的納米氧化鋅形貌均勻，但是制備工藝繁瑣，其次十六烷基三甲基溴化銨經(jīng)常作為表面活性劑使用，容易產(chǎn)生污染。CN101643235?A公開了一種白色納米氧化鋅顆粒的快速簡捷制備方法，此法首先配制氯化鋅、氫氧化鈉水溶液，然后與油酸和無水酒精混合成溶液，在20℃狀態(tài)下，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)、晶粒生長，經(jīng)離心分離、洗滌、真空干燥，最終制得白色顆粒狀納米氧化鋅。此制備方法快速便捷，但是制備的納米氧化鋅產(chǎn)物不穩(wěn)定，儲存環(huán)境嚴(yán)格，對濕度、溫度以及酸堿度要求極高。

常規(guī)白色ZnO作為光催化劑的局限性為:(1)禁帶寬度較大，無可見光響應(yīng)，這導(dǎo)致其對太陽光的利用率較低；(2)光生電子和空穴容易復(fù)合，量子效率較低。而對于灰色氧化鋅材料目前尚未報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種氧缺陷型灰色氧化鋅及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述制備方法，該方法工藝簡單，普適性廣，能耗以及成本比較低，適用于大量生產(chǎn)，經(jīng)過該方法所制備的氧缺陷型氧化鋅呈灰色，具有豐富的氧空位，純度較高，材料的顆粒尺寸分布均勻穩(wěn)定，且禁帶寬度小，能夠解決白色氧化鋅可見光吸收范圍窄的問題，因此可作為可見光催化劑來使用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種氧缺陷型灰色氧化鋅的制備方法，將鋰和萘溶解于溶劑中中，得到鋰萘溶液，將白色氧化鋅加入所得鋰萘溶液中進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后收集固體產(chǎn)物，將所得固體產(chǎn)物經(jīng)洗滌后干燥，制得氧缺陷型氧化鋅。

優(yōu)選地，鋰和萘的摩爾比為(0.5～8)：1。

優(yōu)選地，溶劑為四氫呋喃。

優(yōu)選地，鋰萘溶液的濃度為0.4～1mol/L。

優(yōu)選地，白色氧化鋅與鋰萘溶液的還原反應(yīng)時(shí)間為1～30min，還原反應(yīng)溫度為10～30℃。

優(yōu)選地，干燥處理包括：在50～80℃下真空干燥。

優(yōu)選地，白色氧化鋅與鋰萘溶液的投料比為0.2～1g：0.5～5mL。

本發(fā)明公開了采用上述制備方法制得的一種氧缺陷型灰色氧化鋅。

優(yōu)選地，所述氧缺陷型氧化鋅呈灰色，表面有2～5nm厚的非晶無序?qū)印?/p>

本發(fā)明公開了采用上述制備方法制得的一種氧缺陷型灰色氧化鋅或上述一種氧缺陷型灰色氧化鋅作為氣體凈化光催化劑的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：