[发明专利]用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的快速制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的快速制备方法，属于新型复合材料制备技术领域，用于超级电容器电极、水体污染吸附等技术领域，尤其是用于暗室催化降解有机污染物有显著的效果。

背景技术

以碳纳米管为基础材料构筑三维孔隙结构的研究已在一些领域引起关注。通过碳纳米管材料构筑的三维孔隙结构结合了微孔、中孔和大孔的应用优势——微孔和中孔提供了超高的表面积，同时大孔又成为进入微孔隙的通道，因此这种微孔、中孔及大孔的三维网络形成的分层结构，能够在一些化学反应中，保证将分子传输到整个三维结构中的内部反应区域，为新材料提供了更多的反应腔体和活性表面。ZnO因其价格低廉、制备方法多样、工艺相对简单而成为应用广泛的半导体材料。ZnO是一种半导体催化剂的电子结构，可作为强氧化剂而完成对有机物（或含氯）的降解，添加氧化锌得到的多孔复合材料的三维孔隙结构，具有新的应用前景，可用于催化剂载体、水处理、电极材料等技术领域，其合成方法的研究以及材料性能的研究一直是热点研究课题。

目前，制备多孔碳/氧化锌复合材料，多是采用化学气相沉积法或溶胶-凝胶法。一方面这些制备方法制备工艺复杂，制备过程存在效率低，成本高，生产周期长等缺陷，如溶胶－凝胶过程所需时间较长，常需要几天或几周，而本发明的制备方法最多只需一天。另一方面这些制备方法能耗高且对环境有污染。到目前为止还没有一种制备工艺简单，生产时间短，效率高，能耗低，节能、环保无污染的用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的快速制备方法问世。

发明内容

本发明公开了一种用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的快速制备方法，可以有效克服现有技术化学气相沉积法或溶胶-凝胶法存在的制备工艺复杂、效率低、成本高、对环境有污染等缺陷。本发明全部工艺使用超声微波组合反应系统、超声波清洗器、砂芯抽滤装置、箱式炉，不仅制备工艺简单，速度快，而且效率高，低能耗，节能、环保无污染。适用于超级电容器电极、水体污染吸附等技术领域，尤其是用于暗室催化降解有机污染物有显著的效果。

本发明技术方案如下：

一种用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的快速制备方法，以无水乙醇为分散剂，聚甲基丙烯酸甲酯为造孔剂，将无水乙醇与碳纳米管、氧化锌、聚甲基丙烯酸甲酯混合超声，经抽滤后再加热保温制得多孔碳/氧化锌复合材料；具体制备步骤如下：

A)以质量体积比30mg：50ml的比例，将碳纳米管加入到无水乙醇中，再放置在的超声微波组合反应系统中超声分散得到第一混合物；

B)以质量体积比80mg：100ml的比例将氧化锌与无水乙醇加入到步骤A）得到的第一混合物中，置于超声波清洗器中超声分散，得到第二混合物；

C)将300mg平均粒径为6-24μm聚甲基丙烯酸甲酯加入到步骤B）得到的第二混合物中，继续超声分散10分钟，得到分散均匀的碳纳米管/氧化锌/聚甲基丙烯酸甲酯悬浮液；

D)将步骤C)制备的悬浮液经砂芯抽滤装置抽滤，得到碳纳米管/氧化锌/聚甲基丙烯酸甲酯滤饼；

E)将所述滤饼放在坩埚中，在箱式炉中加热至聚甲基丙烯酸甲酯热分解温度，再保温1-2小时，冷却后取出，得到多孔碳/氧化锌复合材料。

步骤A)中所述超声微波组合反应系统功率为400W，在常温下超声分散20分钟。

步骤B)中所述超声波清洗器频率为60kHz，功率为480W，在常温常压下超声分散20分钟。

步骤E）中所述聚甲基丙烯酸甲酯烧至完全热分解为止。

本发明为用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的快速制备提供了一种新方法，具有制备工艺简单，生产时间短，效率高，能耗低，节能、环保无污染等优点，制得的三维孔隙材料用于超级电容器电极、水体污染吸附等技术领域，且具有很好的暗室催化降解效果，尤其是暗室催化降解有机污染物，效果更为显著。

附图说明

图1为实施例1制备的用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的XRD衍射图；

图2为实施例1制备的用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料的SEM图；

图3为实施例1制备的用于暗室催化降解的多孔碳/氧化锌复合材料用于暗室催化降解亚甲基蓝的效果图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但实施例并不用于限制本发明，凡采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列为本发明的保护范围。