[发明专利]沉淀-浸渍合成纳米氧化锌/竹炭光催化材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉淀-浸渍合成纳米氧化锌/竹炭光催化材料的方法。

背景技术

竹炭具有发达的孔隙结构，且来源广泛，价格低廉，作为一种新型吸附材料，在环境保护方面，被广泛用作环境净化材料以吸附空气中甲醛等有害气体和用作水处理材料，但是，竹炭吸附污染物并没有将污染物破坏以解除毒素，这使得竹炭的吸附能力随着使用时间的延长而逐渐降低，并不可避免的要产生二次污染。因此，对竹炭进行改性使之既有更好的吸附性能又有再生性能具有重要的意义。纳米氧化锌是一种光催化性能良好的光催化剂，但粉体纳米氧化锌作为光催化剂时存在回收困难的问题。用纳米氧化锌与负载体复合降解有机污染，不但能发挥纳米氧化锌的催化性能，亦能提高它的的催化效率及改变氧化锌单一使用时难以回收再利用的缺点。而竹炭作为一种功能性新型环保材料，其本身的强吸附性对净化、抑菌等方面有着一定的作用，利用竹炭吸附能力制备竹炭和纳米氧化锌的复合材料，实现竹炭的吸附性与纳米ZnO特殊性能有效结合，用于废污处理，有望成为人们研究的热点问题。

发明内容

本发明的目的提供一种沉淀-浸渍合成纳米氧化锌/竹炭光催化材料的方法，是综合利用竹炭的吸附性和纳米氧化锌的光催化作用，将纳米氧化锌负载于竹炭上，使两者的优点得到完美结合。

本发明采用氢氧化钠、七水合硫酸锌为原料，聚乙二醇-6000做分散剂，采用采用沉淀-浸渍的方法在一定的反应温度和时间下制备纳米氧化锌-竹炭复合材料，并以亚甲基蓝为处理有机物研究对象，评价该复合材料的吸附和光催化降性能。

具体步骤为：

(1)将0.1-0.25g的聚乙二醇6000加入盛有30mL蒸馏水的烧杯中，搅拌溶解均匀后加入ZnSO₄·7H₂O 0.0043-0.086g，并使其均匀溶解；

.(2)在步骤(1)所得溶液中加入0.5-1.0g竹炭，室温下匀速搅拌4h；接着缓慢滴加0.0015mol/L的NaOH溶液20mL，滴加完毕后室温下继续匀速搅拌8h；

(3)将步骤(2)所得混合溶液转移至70-90℃下的恒温水浴锅中，在恒温匀速搅拌下继续反应50min；

(4)反应完成后取出烧杯室温匀速搅拌下冷却，过滤、洗涤、烘干，即得光催化材料。光催化材料中ZnO纳米粒子为球形，平均粒径约为40-100nm。

以亚甲基蓝为有机物的目标降解物，评价纳米ZnO/竹炭光催化材料在自然光、紫外光、黑暗条件下的吸附和光催化性能，在紫外光下复合物对亚甲基蓝的脱色率达77-96％。

本发明具有生产设备简单，操作方便，容易控制，复合物中ZnO粒径小、分布均匀，纳米复合物吸附性能及光催化性能高等优点。

具体实施方式

实施例：

(1)将0.2g聚乙二醇6000加入盛有30mL蒸馏水的烧杯中，搅拌溶解均匀后加入ZnSO₄·7H₂O 0.0043g，并使其均匀溶解；

(2)在步骤(1)所得溶液中加入0.5g竹炭，室温下匀速搅拌4h；接着缓慢滴加0.0015mol/L的NaOH溶液20mL，滴加完毕后室温下继续匀速搅拌8h；

(3)将步骤(2)所得溶液转移至80℃下的恒温水浴锅中，在恒温匀速搅拌下继续反应50min；

(4)反应完成后取出烧杯室温匀速搅拌下冷却，过滤、洗涤、烘干，即得光催化材料；光催化材料中ZnO纳米粒子为球形，平均粒径约为43nm。

该光催化材料在自然光下及紫外光下对亚甲基蓝的脱色率均比竹炭有很大提高，且紫外光下脱色率最高，自然光次之。紫外光照射1小时后脱色率为93％，4小时后脱色率为96％。