[发明专利]一种无模板贵金属修饰氧化锌纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，尤其是涉及一种无模板贵金属修饰的氧化锌(ZnO)纳米复合材料的制备方法。 

背景技术

21世纪人类面临的最大问题是能源和环境问题，利用太阳能解决环境问题越来越受到人们的重视。以金属氧化物半导体为催化剂的光催化技术，为我们提供了一种理想的能源利用和环境治理的方法。纳米材料体系因其具有的独特性质逐渐成为近些年来材料学领域研究的热点。由于纳米尺寸的物质具有奇特物理化学性质(如表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等)以及诱人的应用前景，纳米科技已成为21世纪科学与技术研究领域的前沿和主导。最近，研究者们通过纳米技术合成了各种各样的纳米杂交产物，如合成核、壳、纳米复合物等及通过把具有不同性能的纳米材料进行组合，使其相互补充，从而达到具有多种功能的纳米材料。而且，这种杂交的纳米产物还有可能因为其强烈的组合而产生一些新的功能。金属-半导体纳米复合材料作为这些杂交产物中的一种，由于其在许多不同领域如电子传输、生物标签、电子记忆、光化学太阳能电池和传感器光催化等方面的潜在应用而备受关注。其中，半导体-金属纳米复合物在催化应用方面备受青眯。因半导体光催化氧化技术具有效率高、能耗低、操作简便、反应条件温和、适用范围广及可减少二次污染等突出特点而被广泛研究。 

氧化锌(ZnO)是一种直接带隙半导体，禁带宽度为3.2eV，与二氧化钛(TiO2)类似，具有高催化活性、价格低廉和环境友好等优点，使得纳米结构的ZnO成为最具潜力的光催化剂之一。但是限制ZnO纳米结构体系获得最大催化效率的是其光生电子和空穴的快速复合。因此，设计和对ZnO进行修饰使其具有高活性的光催化剂是现在研究的焦点，所采用的手段可归为两大类：一种是利用半导体复合材料使电子和空穴积累在两个不同的半导体上，从而实现电子和空穴的有效分离。例如，Kim及其组员合成了ZnO_xS_1-x复合物，它具有比ZnO和ZnS更好的可见光吸收性能而具有好的光催化活性。Wang及其组员合成了ZnO-SnO₂复合物，它的光催化活性是纯ZnO的1.3倍。另一种方法是光照后推动半导体导带上的电子转移到金属纳米颗粒上，从而实现光生电子和空穴的有效分离。例如：Lin及其组员合成的Ag/ZnO复合物，当银的负载量为7.5at.％Ag/ZnO时降解罗丹明B的降解率是纯氧化锌的25倍。Zeng及其组员合成的Pt/ZnO多孔材料的光催化活性较纯ZnO有很大提高。Jing及其组员利用光 还原的方法合成的Pd/ZnO纳米复合物也显示了良好的光催化活性。现有技术中制备具有纳米结构的贵金属修饰的氧化锌，通常是在修饰剂或包埋剂存在下，先得到纳米结构的ZnO，继而在其表面通过光还原或化学还原贵金属，以达到制备贵金属修饰的氧化锌复合材料的目的。现有技术制备过程比较复杂，加入的试剂也较多，使得产品的后处理比较繁杂。 

发明内容

本发明克服现有技术的上述技术缺陷，提供了一种制备过程简单，无需煅烧，反应过程无需添加修饰剂或包埋剂，无需加入矿化剂等试剂，就能得到纳米级的贵金属修饰氧化锌(ZnO)复合材料的制备方法。本发明提出了一种用于环境有机污染物处理领域的无模板贵金属修饰氧化锌纳米复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：a、在烧杯中依次加入醋酸锌、乙醇以及贵金属盐溶液，搅拌，形成混合液；b、将所述混合液移到反应釜中反应；c、自然冷却至常温，经分离、洗涤、干燥得到所述贵金属修饰氧化锌纳米复合材料。 

本发明中，所述贵金属为金、银、铂之任意一种或两种以上贵金属。本发明中还可以同时采用金、银、铂之任何两种或三种贵金属的混合。 

本发明中，所述贵金属盐溶液为氯金酸(AuCl₃·HCl·4H₂O)溶液、硝酸银(AgNO₃)溶液、或氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)溶液。 

本发明中，所述醋酸锌与所述乙醇的摩尔比为1∶10000～1∶1。 

本发明中，所述贵金属盐溶液与所述醋酸锌的摩尔比为0～1∶1。 

本发明中，所述反应的温度为80～180℃。 

本发明中，所述反应时间为2～24小时。 

本发明中，所述分离采用转速为5000～12000转/分的离心机离心5～30分钟；所述洗涤采用乙醇和二次蒸馏水进行多次洗涤；所述干燥为置于温度为15～50℃的真空干燥箱中。