[发明专利]一种多孔ZnO和ZnO/Ag纳米自支持膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备和性能研究技术领域，具体涉及一种制备ZnO和ZnO/Ag纳米自支持膜及用于有机染料光催化降解处理的方法。

背景技术

半导体材料与技术是推动信息时代前进的原动力和发动机，是现代高科技的核心与先导。第一代半导体材料以硅为代表，实现了微电子工业和整个IT行业的飞跃式发展。但是由于硅材料带隙较窄、电子流动性和击穿电场较低从而限制了其在光电子领域和高频高功率器件方面的应用，所以，以砷化稼(GaAs)和磷化锢(InP)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角。GaAs的电子迁移率是Si的6倍多，是目前最主要的高速和超高速半导体器件。第三代半导体材料的代表是p型掺杂的GaN材料，以高亮蓝光发光二极管(LED)和蓝光激光器(LD)的研制成功为标志。GaN材料具有许多一、二代半导体材料所不具备的优异性能，但是具有室温下激子束缚能低、实现激射阀值高等局限性。人们发现与GaN具有类似晶体结构和物理性质的ZnO具有很高的激子束缚能，可能成为低阀值紫外激光器的一种全新的候选材料。因此，ZnO材料的研究与开发成为一个热点。

当材料处于纳米尺度时，表现出与体相时迥然不同的性质，因此纳米材料的制备与性能研究受到世界各国的重视。ZnO纳米材料也具有着其对应体相所不拥有的特殊的物理和化学性质，例如ZnO纳米环具有半导体和压电效应双重性质，ZnO纳米阵列能够成为纳米发电机等等。由于形貌对纳米材料的性质影响很大，所以形貌调控一直是纳米科技领域的一个分支，迄今为止有多种ZnO纳米结构被报道。其中也包括各种建筑单元构筑的ZnO纳米膜，但是这些膜基本都是构筑在其他材质的基底上的，而基底和材料之间的界面会对材料的性能产生影响，在很多时候器件的组装更需要自支持膜，但ZnO自支持膜的报道非常少，而且其制备方法也较为复杂或需要特殊的仪器设备。

本发明提出了一种制备多孔ZnO和ZnO/Ag纳米自支持膜方法，该方法在水相中实现，低耗环保，不需要使用特殊的仪器设备，易于实现扩大化生产。所制备的ZnO/Ag纳米复合自支持膜还具有很高的光催化性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种低耗、绿色、步骤简单、易于扩大化生产的多孔ZnO和ZnO/Ag纳米自支持膜的制备方法。

本发明的方案是：一种多孔ZnO纳米自支持膜的制备方法，其步骤如下：

（1）碱式碳酸锌纳米带前躯体的制备：量取100 mL的去离子水，加入1.47－5.48 g二水乙酸锌（或硫酸锌、氯化锌），待乙酸锌（或硫酸锌、氯化锌）完全溶解后，加入0.83－3.41 g 六亚甲基四胺并使之完全溶解后，将反应容器置于50－70℃的恒温环境中反应12-24小时，得到碱式碳酸锌纳米带的絮状悬浮液；优选2.24g-3.24 g二水乙酸锌；或加入1.21g -2.21 g六亚甲基四胺。

（2）碱式碳酸锌纳米带前躯体自支持膜的制备：将步骤（1）方法所制得的碱式碳酸锌纳米带的絮状悬浮液缓慢而均匀的倒入事先铺有滤纸的真空抽滤漏斗中，在倾倒的同时启动真空抽滤；抽滤结束后将潮湿的滤纸与前躯体膜一同取出置于环境温度下自然干燥或者于40－60℃干燥箱中快速干燥；完全干燥后将滤纸剥离即得到碱式碳酸锌纳米带前躯体自支持膜；

（3）将步骤（2）方法所制备的干燥后的碱式碳酸锌纳米带前躯体自支持膜置于200－600℃的马弗炉中煅烧3－12小时，即可得到多孔的由纳米粒子组成的ZnO自支持膜。

一种多孔ZnO/Ag纳米自支持膜的制备方法，其步骤如下：

（1）碱式碳酸锌纳米带/Ag纳米粒子复合物的制备：量取100 mL的去离子水，加入1.47－5.48 g 二水乙酸锌（或硫酸锌、氯化锌），待乙酸锌（或硫酸锌、氯化锌）完全溶解后，加入1－5mL  0.1 mol·L^-1的硝酸银溶液，然后加入0.83－3.41 g 六亚甲基四胺并使之完全溶解后，将反应容器置于50－70℃的恒温环境中反应12－24小时；即可得到碱式碳酸锌纳米带/Ag纳米粒子复合物的絮状悬浮液；优选加入2.24g-3.24 g二水乙酸锌；或加入1.21g -2.21 g六亚甲基四胺。