一種花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用水熱法合成花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法。該方法是將可溶性金屬鋅鹽的水溶液與氨水混合，混合均勻后放入帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中，在110~140°C下水熱反應12~36h，自然冷卻后，產物洗滌、過濾、干燥即可獲得由微米棒組成的花簇狀氧化鋅光催化劑。微米棒的直徑為0.5～1.5μm，長度為3～4μm。本方法具有原料易得、工藝簡單、操作方便等特點，所得花簇狀氧化鋅結構具有較好的光催化活性。
【專利說明】一種花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光催化、環境保護、無機【技術領域】，具體涉及一種花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]有機廢水中常含有鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、硝基芳烴、多環芳烴、酚類等多種有害成分，這些有害成分會對人類產生致癌、致突變、致畸等作用，嚴重威脅著人類健康。而且這些有害物質中很多采用生物降解法無法降解，在水中自然降解過程緩慢，其危害性延滯較長，一旦流入江、河、湖、海生態環境等將造成大面積的污染。因此廢水處理引起了人們越來越多的關注。
[0003]光催化氧化法是近幾十年來發展起來的一種先進氧化技術，它是將特定光源(如紫外光UV)與催化劑(Zn0、Ti02、CdS等)聯合起來對有機廢水進行降解處理的過程，與傳統水處理技術中污染物的分離、濃縮以及相轉移等為主的物理方法相比，具有明顯的節能、高效、污染物降解徹底等優點。通過光催化反應治理環境污染的應用前景非常廣闊。
[0004]納米氧化鋅是高效半導體光催化劑的典型代表，其禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能高達60meV。納米氧化鋅在紫外光照射下，受激產生電子_空穴對，高活性的空穴能分解催化劑表面吸附的水產生氫氧自由基，而電子能使其周圍的氧還原成活性離子氧，進而將吸附在催化劑表面的有機污染物分解成無二次污染的產物(如C02、H2O),從而達到除污目的。此外，氧化鋅還具有良好的化學穩定性和熱穩定性、無二次污染、無刺激性、安全無毒等優點，是最具開發前景的綠色環保催化劑之一。
[0005]目前，已有各種各樣的ZnO納微米結構材料已經被制備出來，如顆粒狀、棒狀、線狀、管狀、帶狀、梳狀、片狀等。氧化鋅的制備方法也比較多，但這些方法要么需要模板或催化劑，要么需要較高的反應溫度和較長的反應時間，這樣不但增加了反應成本而且使反應工藝復雜化，同時也不方便對材料的尺寸及形貌的調控。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種制備工藝簡單的花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的合成方法。所述合成的花簇狀氧化鋅由微米棒組成，微米棒直徑為0.5~1.5 μ m，長度為3~4Mm，該結構具有較好光催化性能。
[0007]本發明的目的通過如下技術方案實現:
一種花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法:將金屬鋅鹽配制成摩爾濃度為
0.1~0.5mol/L的水溶液，加入0.5~1.0mol/L氨水,混合均勻后在110~140。C下水熱反應12~36h，自然冷卻，產物洗滌、過濾、干燥即可獲得由微米棒組成的花簇狀氧化鋅光催化劑。所述水熱反應在帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中進行。
[0008]所述金屬鋅鹽為可溶性金屬鋅鹽硝酸鋅、硫酸鋅、鹽酸鋅或醋酸鋅。
[0009]所述金屬鋅鹽的摩 爾濃度為0.1~0.5mol/L。[0010]所述氨水濃度為0.5~1.0mol/L。
[0011]所述水熱反應的溫度優選120° C，反應時間優選為24h。
[0012]本發明提供一種花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑制備方法的特點是:
(I)本發明采用水熱法，以常見可溶性金屬鋅鹽和氨水為原料制備花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑。本發明的制備過程簡單，生產成本較低，原料易得、生產工藝簡單、操作方便，易于工業化生產。
[0013](2)本發明所得花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑具有較高的光催化活性，在光催化處理有機廢水方面有較好的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例1~3所得產物的X射線衍射(XRD )圖。
[0015]圖2為本發明實施例1所得產物的掃描電鏡(SEM)圖。
[0016]圖3為本發明實施例2所得產物的掃描電鏡(SEM)圖。
[0017]圖4為本發明實施例3所得產物的掃描電鏡(SEM)圖。
[0018]圖5為本發明實施例1-3所制備的花簇狀氧化鋅微米結構光催化降解羅丹明-B溶液的活性對比圖。其中，羅丹明-B溶液濃度:20mg/L ;紫外燈主波長為254nm，功率為250W。
【具體實施方式】
[0019]為了更好理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，但是本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
[0020]實施例1
將0.5mol/L的醋酸鋅和1.0mol/L的氨水等體積混合均勻后,加入至50ml的聚四氟乙烯內襯的高壓釜內，將該容器密閉后放入130° C恒溫箱內反應24h，自然冷卻后，洗滌、干燥即花簇狀氧化鋅微米結構。附圖1中曲線I為所得產物的X射線衍射圖，從圖1-1中可以看出，所得產物衍射峰均為氧化鋅的衍射峰，無多余雜相峰出現。圖2為所得產物的SEM圖，從圖2中可以看出，花簇狀氧化鋅是由微米棒堆積而成。微米棒的直徑約為0.5~1.0Mffl,長度約為3~4Mm。本發明以氧化鋅在紫外燈下光催化降解羅丹明-B的降解率來評估氧化鋅的活性。附圖5中曲線I為所得氧化鋅微米結構光催化降解羅丹明-B溶液的降解率圖，反應時間為9h時，其降解率為89.7%。
[0021]實施例2
將0.3mol/L的醋酸鋅和0.7mol/L的氨水等體積混合均勻后,加入至50ml的聚四氟乙烯內襯的高壓釜內，將該容器密閉后放入120° C恒溫箱內反應24h，自然冷卻后，洗滌、干燥即花簇狀氧化鋅微米結構。附圖1中曲線2為所得產物的X射線衍射圖，從圖1-2中可以看出，所得產物衍射峰均為氧化鋅的衍射峰，無多余雜相峰出現。圖3為所得產物的SEM圖，從圖3中可以看出，花簇狀氧化鋅是由微米棒堆積而成。微米棒的直徑約為0.5~1.長度約為3~3.5Mm。本發明以氧化鋅在紫外燈下光催化降解羅丹明-B的降解率來評估氧化鋅的活性。附圖5中曲線2為所得氧化鋅微米結構光催化降解羅丹明-B溶液的降解率圖，反應時間為9h時，其降解率為96.4%。[0022]實施例3
將0.lmol/L的醋酸鋅和0.5mol/L的氨水等體積混合均勻后,加入至50ml的聚四氟乙烯內襯的高壓釜內，將該容器密閉后放入120° C恒溫箱內反應18h，自然冷卻后，洗滌、干燥即花簇狀氧化鋅微米結構。附圖1中曲線3為所得產物的X射線衍射圖，從圖1-3中可以看出，所得產物衍射峰均為氧化鋅的衍射峰，無多余雜相峰出現。圖4為所得產物的SEM圖，從圖4中可以看出，花簇狀氧化鋅是由微米棒堆積而成。微米棒的直徑約為0.5?1.長度約為3?4Mm。本發明以氧化鋅在紫外燈下光催化降解羅丹明B的降解率來評估氧化鋅的活性。附圖5中曲線3為所得氧化鋅微米結構光催化降解羅丹明B溶液的降解率圖，反應時間為9h時，其降解率為82.4%。
【權利要求】
1.一種花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法，其特征在于:將金屬鋅鹽配制成摩爾濃度為0.1~0.5mol/L的水溶液，加入0.5~1.0mol/L氨水，混合均勻后在11(T140° C下水熱反應12~36h，自然冷卻，產物洗滌、過濾、干燥即可獲得由微米棒組成的花簇狀氧化鋅光催化劑，微米棒的直徑為0.5~1.5 μ m，長度為3~4Mm。
2.根據權利要求1所述的花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法，其特征在于，所述水熱反應在帶有聚四氟乙烯內襯的高壓釜中進行。
3.根據權利要求1所述的花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法，其特征在于，所述金屬鋅鹽為可溶性金屬鋅鹽硝酸鋅、硫酸鋅、鹽酸鋅或醋酸鋅。
4.根據權利要求1所述的花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法，其特征在于，所述金屬鋅鹽的摩爾濃度為0.1~0.5mol/L。
5.根據權利要求1所述的花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法，其特征在于，所述氨水濃度為0.5~1.0mol/L。
6.根據權利要求1所述的花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法，其特征在于，所述水熱反應溫度為11 (Tl 30° C。
7.根據權利要求1所述的花簇狀氧化鋅微米結構光催化劑的制備方法，其特征在于，所述水熱反應時間 為18~24h。
【文檔編號】C02F1/30GK103894171SQ201210573923
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月26日 優先權日:2012年12月26日
【發明者】李秀艷, 楊景海, 朱邦耀, 李雪飛, 王健 申請人:吉林師范大學