[发明专利]一种氧化锌晶体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种氧化锌晶体及其制备方法和应用。

背景技术

纳米氧化锌作为一种新型的高功能无机产品，具有纳米材料的结构特点和性质，同时纳米氧化锌作为一种自激活的半导体材料，在室温条件下，禁带宽度为3.27ev，激子束缚能为60mev，这就导致其从理论角度上具备了从紫外光至可见光稳定的发射本领，并且纳米ZnO的比表面积比较大，表面活性中心比较多，这样为做催化剂提供了一定的条件，所以纳米氧化锌材料在光电材料、高效催化材料、紫外线屏蔽等方面具有广阔的应用开发前景。

现有技术中，人们用化学气相沉积(CVD)、热蒸发、电泳沉积和水热法等方法制备出了许多不同形貌的氧化锌纳米材料，如纳米棒，纳米管，纳米花，纳米纤维，纳米球等形貌。本发明旨在以物大分子为模板剂、提供一种环保的仿生合成微纳米ZnO的制备方法。

发明内容

本发明提供了一种氧化锌晶体，该氧化锌晶体通过仿生合成制备，较为环保，并且在光催化方面具有应用价值。

为实现上述目的之一提供一种氧化锌晶体的制备方法，本发明采用了以下技术方案：

S1、配制硝酸锌溶液和沉淀剂溶液：准确称量六水合硝酸锌52.0590g，制得0.7mol/L的硝酸锌溶液；准确称取尿素16.2000g，制得2.7mol/L的尿素溶液；

S2、配制冬枣汁液：将新鲜的冬枣去皮，用小刀切取25克，再用研钵将冬枣研磨成汁液；接着将研磨过后的物质抽滤，将所得滤液倒入250mL容量瓶中，定容至刻度，摇匀配制成250mL溶液，得到冬枣汁液；

S3、制备前驱体：在反应容器中加入40mL 0.7mol/L的硝酸锌溶液，向硝酸锌溶液中缓慢滴加2.7mol/L的尿素溶液40mL，接着，缓慢滴加20mL冬枣汁；然后置于恒温加热磁力搅拌器中搅拌，温度设为90℃，恒温搅拌2h；停止搅拌，待烧杯冷却后进行抽滤，并用乙醇洗涤，得到样品；最后将样品在80℃烘箱中存放4h，取出冷却后得到前驱体碱式碳酸锌Zn₅(OH)₆(CO₃)₂；

S4、制备氧化锌晶体：将S3中制备所得前驱体Zn₅(OH)₆(CO₃)₂在300℃下煅烧3h后，冷却，得到产品B，即为六方形纤锌矿结构的ZnO晶体。

优选的，S2所得冬枣汁液用保鲜膜密封，并放入冰箱中保存。

进一步的，所述恒温加热磁力搅拌器搅拌速度设为10r/min。

本发明的目的之二是提供一种利用上述制备方法制得的氧化锌晶体。

优选的，该氧化锌晶体呈均匀分布的刺球状。

本发明的目的之三是提供一种如上述氧化锌晶体的应用，将氧化锌晶体加入染料(如甲基橙)溶液中，搅拌均匀，在黑暗处充分吸附3h后，在太阳光照射条件下进行光催化降解。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明以冬枣汁液中的各种生物大分子为模板剂，利用硝酸锌、尿素/六亚甲基四胺和冬枣汁通过仿生合成制备成了刺球型的微纳米ZnO。本发明制备方法所用的实验试剂简单，无需加入有毒试剂，费用较低，回收率高，且不会对环境产生较大的污染，对环境友好。

2)、本发明利用生物原料冬枣汁液制备纳米氧化锌，试验证明冬枣汁液中的生物分子对氧化锌的合成具有调控作用，不仅使由前驱体煅烧后得到的ZnO样品结晶更加完好，具有六方形纤锌矿结构；而且还提高了光催化作用，这是由于经过冬枣汁调控制备的ZnO有更大的比表面积，使得更多的纳米ZnO吸附到染料(甲基橙)表面，使得降解速率有明显幅度的提高。

本发明冬枣汁液生物分子中含有N、O等电负性较大的原子，它们能够吸引带正电荷的Zn²⁺离子，提供成核位点，并对氧化锌晶体的生长过程起到调控作用，从而生成颗粒较小的刺球状ZnO晶体。

附图说明

图1为实施例1硝酸锌和尿素添加冬枣汁体系中前驱体的XRD图。

图1.1为硝酸锌和尿素添加冬枣汁体系中前驱体的TG图。

图1.2为硝酸锌和尿素添加冬枣汁体系中前驱体煅烧所得分解产物的XRD图。

图2为实施例1未添加冬枣汁的硝酸锌和尿素体系中前驱体的XRD图。

图2.1为硝酸锌和尿素体系中前驱体的TG图。

图2.2为硝酸锌和尿素体系中前驱体煅烧分解所得分解产物的XRD图。