[发明专利]一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜及其制备方法和应用，属于有机污染物降解领域。

背景技术

氧化锌特别是铅锌矿氧化锌纳米材料是一种新型的宽带隙半导体材料，室温下禁带宽3.37eV,激子束缚能60meV。纳米氧化锌一维结构具有独特的特性，在太阳能电池、紫外激光器、发光二极管及有机物光催化降解方面应用广泛。氧化锌用于降解催化剂都是利用其作为光催化剂的功能，催化反应要在一定的光照情况下进行，且氧化锌的成膜主要有磁控溅射法、溶胶-凝胶法、激光烧蚀法等方法，是在一定的基板上成膜，由于基板的存在会限制其在催化降解中的应用，也不利于回收再利用。

中国专利局公布了一种氧化锌膜的成膜方法（申请号：200610080698.8），该发明提供了使用CVD法在各种基板表面形成氧化锌膜的成膜方法， 将二甲基锌或二乙基锌溶解到有机溶剂中形成气化气体和含氧化剂气体的其他交替供应给CVD装置，在包括硅基板、蓝宝石基板等上形成氧化锌膜。是一种固定的非柔性膜，设备复杂，工序繁琐，且没有催化降解有机物的功能。

中国专利局公布的三维取向氧化锌薄膜的制备方法（申请号：03116798.5），该发明的薄膜由三维排列的纳米棒组成；另一种制备p型氧化锌薄膜的方法（申请号：03129300.X），是使用磁控溅射方法在基板上生成氧化锌薄膜，但这些薄膜都是在基片上生长，非柔性膜。

发明内容

本发明的目的之一是为了提供一种无需光照即可用于有机污染物降解的氧化锌复合柔性膜。

本发明的目的之二是提供上述的一种可用于有机污染物降解的氧化锌复合柔性膜的制备方法。

本发明的技术方案

一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，即利用低功率的研磨过程和低温度的水解过程制备的含氧化锌纳米棒的复合粉末，结合多壁碳纳米管的柔韧性制备成有一定柔韧性的氧化锌复合柔性膜，制备方法简单，所得的氧化锌复合柔性膜无需光照即有很好的催化降解效果，并易于回收再利用。

一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜,通过包括如下步骤的方法制备：

（1）、首先将粒度为3-5μm的雾化锌粉置入滚压振动磨的磨筒中，用真空泵抽出系统中的空气，然后注入惰性气体氩气，在惰性气体氩气保护下进行振动研磨1-15h,即得研磨细化的锌粉纳米颗粒；

（2）、将步骤（1）研磨细化的锌粉纳米颗粒置于容器中，预热到温度为120-300℃后通入温度为100℃的水蒸汽充分反应30-150min生成含氧化锌纳米棒的复合粉末；

所得的氧化锌纳米棒直径约为10-50nm，长度尺寸分布在1-5μm；

（3）、将化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管置于异丙醇溶液中用强力超声分散10～40min，至多壁碳纳米管充分分散并悬浮于溶液中为止，得到分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液；

所述的多壁碳纳米管直径在5-15nm，长度在100-400μm；

（4）、按质量比计算，即含氧化锌纳米棒的复合粉末：多壁碳纳米管为0.5-10：1，分别将步骤（2）所得的含氧化锌纳米棒的复合粉末与步骤（3）所得的分散均匀的多壁碳纳米管悬浮液进行混合，混合后超声分散10 - 40min，即得到分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合液；

（5）、将步骤（4）所得的分散均匀的氧化锌和多壁碳纳米管的混合液进行抽滤剥离并置于真空干燥箱中控制真空度为-0.1MPa，温度为50-100℃进行干燥，即得膜厚为15-30μm、可弯折的具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜。

上述所得的一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜可用于有机污染物降解，本发明仅以亚甲基蓝水溶液作为模拟污染物进行举例，但并不限制本发明的一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜在其它有机污染物中的应用，其使用方法即将具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜用细不锈钢铁丝相对于有机污染溶液来流方向垂直固定悬于有机污染物溶液中，无需特殊光照，即可将有机污染物降解。

本发明的有益效果

本发明的一种具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，由于采用了物理研磨的方法制备锌粉纳米颗粒,再通过较低温度的水解反应得到含氧化锌纳米棒的复合粉末后与多壁碳纳米管悬浮液进行混合并超声分散均匀后抽滤、真空干燥得到具有催化降解效果的氧化锌复合柔性膜，其制备过程简单，操作方便、设备成本低，易实现产业化生产。