[发明专利]形貌可控的氧化锌光催化剂的仿生合成方法

说明书

技术领域

本发明属于氧化锌光催化剂的合成技术领域，具体涉及一种形貌可控的氧化锌光催化剂的仿生合成方法。

背景技术

光催化降解污染物作为一项高级氧化技术，用于环境修复极具应用前景，也得到了越来越多的关注。而光催化剂是这项技术的核心，在众多的半导体光催化剂中，ZnO由于其化学稳定性和热稳定性好、生物安全性高、反应条件温和、对体系选择性小和光催化性能好等优点，在难降解污染物的处理中受到了广泛的重视。

在紫外光照射下，ZnO表现出高的光催化活性，可以迅速降解水中有机污染物。光催化剂的晶相结构、形貌尺寸等是影响其紫外光催化活性的主要因素，而这些又与其合成方法和制备条件有着密不可分的关系。纳米尺度的ZnO由于其尺寸小、比表面积大、具有明显的表面与界面效应等特点，因而在光催化剂领域表现出更优异的性能。制备ZnO的方法很多，常规的方法有水热法、溶胶-凝胶法和固相法等，不同的方法制得的ZnO光催化剂具有不同的结构、形貌和尺寸，并且光催化活性差异很大。为提高ZnO的光催化活性，人们往往采用一些技术手段改变ZnO的结构尺寸和形貌，比如在有机溶剂中合成ZnO或者采用化学有机试剂的诱导作用调变其形貌，但这些措施不仅增加制备成本，而且还给环境带来压力。因此，寻找一种简单、易操作且环境友好的合成方法来制备具有形貌可控且活性高的ZnO具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种形貌可控的氧化锌光催化剂的仿生合成方法，该合成方法条件温和、简单易行且环境友好，所得产品形貌可控并具有较高的光催化活性。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，形貌可控的氧化锌光催化剂的仿生合成方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将抗坏血酸溶于水中搅拌混合得到均一溶液；（2）向步骤（1）得到的均一溶液中加入七水合硫酸锌，其中抗坏血酸和七水合硫酸锌的摩尔比为1:5，搅拌混合均匀，再用摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为13，继续搅拌；（3）于室温静置反应12-120h，离心分离，洗涤，60℃真空干燥12h，再于300-600℃煅烧1-5h，制得不同微观形貌的氧化锌光催化剂；

步骤（1）中将抗坏血酸溶于水中搅拌混合得到0.083mol/L的均一溶液时制得由平均直径为80nm的纳米线组装成的鱼网状氧化锌光催化剂；

步骤（1）中将抗坏血酸溶于水中搅拌混合得到0.042mol/L的均一溶液时制得由平均厚度为50nm的纳米片组装成的牡丹花状氧化锌光催化剂；

步骤（1）中将抗坏血酸溶于水中搅拌混合得到0.021mol/L的均一溶液时制得由平均直径为15nm的颗粒组装成的景天科天章属多肉植物天平乐状氧化锌光催化剂；

步骤（1）中将抗坏血酸溶于水中搅拌混合得到0.010mol/L的均一溶液时制得景天科厚叶草属多肉植物桃美人状氧化锌光催化剂；

步骤（1）中将抗坏血酸溶于水中搅拌混合得到0.005mol/L的均一溶液时制得由平均直径为31nm的颗粒堆积而成的平均直径为900nm的多孔菜花状氧化锌光催化剂。

本发明与采用其它方法制备的ZnO光催化剂相比具有以下优点：（1）避免了在有机溶剂中或者在有机试剂和水的混合溶剂中合成，同时也避免了使用有毒有害的化学有机试剂来调变产品的形貌，因而是一种环境友好的合成方法；（2）设备简单、条件温和、操作简便且原料易得；（3）制备的不同微观形貌的氧化锌光催化剂形貌独特且具有较高的光催化活性。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的氧化锌光催化剂的SEM图，图2是本发明实施例2制得的氧化锌光催化剂的SEM图，图3是本发明实施例3制得的氧化锌光催化剂的FESEM图，图4是本发明实施例4制得的氧化锌光催化剂的FESEM图，图5是本发明实施例5制得的氧化锌光催化剂的FESEM图，图6是本发明实施例2仿生合成的氧化锌光催化剂2和普通沉淀法合成的ZnO对罗丹明B降解率的对比曲线。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1