[发明专利]一种多级结构ZnO@Au@ZIF-8复合光电极的构筑及应用

权利要求书

1.制备一种多级结构ZnO@Au@ZIF-8复合材料的方法，多级结构ZnO@Au@ZIF-8复合材料为核壳结构，最中心的为ZnO纳米棒，ZnO纳米棒为ZnO多边形纳米柱，ZnO纳米棒的外层负载有零散的分布的Au纳米颗粒，同时在ZnO@Au纳米棒的外层生长有ZIF-8材料层进而构筑的ZnO@Au@ZIF-8多级结构；其特征在于，第一步是在FTO导电玻璃基底上通过水热反应生长ZnO纳米棒；第二步是通过甲醇还原制得Au纳米颗粒溶液；第三步是将Au纳米颗粒负载在ZnO纳米棒上且同时生长MOF构筑了多级结构的ZnO@Au@ZIF-8复合电极。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

第一步依次用丙酮、乙醇和水超声对FTO预处理，其将醋酸锌溶于无水乙醇制备5-10mM的醋酸锌乙醇溶液；将醋酸锌乙醇溶液旋涂到预处理的FTO上得到一层晶种薄膜，然后在300-400℃下退火30分钟得到生长ZnO晶种的FTO；将生长ZnO晶种的FTO斜搭在装有溶液A的聚四氟乙稀反应釜中反应，其中溶液A是相同摩尔浓度的硝酸锌和环六亚甲基四胺的水溶液，其中硝酸锌浓度30-60mM，反应温度80-95℃，反应时间5-24小时，然后冷却至室温，制得的ZnO纳米棒用去离子水冲洗后在空气中干燥；

第二步将四水合氯金酸溶解到甲醇中，0.01-0.1g四水合氯金酸溶解于80ml甲醇，将溶液加热至50-80℃搅拌1-3小时至棕红色合成含有金纳米颗粒的B溶液；

第三步将ZnO纳米棒浸入母液C进行水热反应，母液C是2-甲基咪唑水溶液与B溶液的混合液，其中2-甲基咪唑水溶液与B溶液的体积比优选1:1，2-甲基咪唑水溶液为1.5-3.0g 2-甲基咪唑对应10ml水；水热反应温度保持60-80℃，时间0.5-3小时。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，ZnO纳米棒的制备具体方法：其将醋酸锌溶于无水乙醇制备5-10mM的醋酸锌乙醇溶液；将醋酸锌乙醇溶液旋涂到预处理的FTO上得到一层晶种薄膜，然后在300-400℃下退火30分钟得到生长ZnO晶种的FTO；其中溶液A是相同摩尔浓度的硝酸锌和环六亚甲基四胺的水溶液，其中硝酸锌浓度30-60mM，反应温度80-95℃，反应时间5-24小时。

4.按照权利要求2的方法，其特征在于，第二步溶液B的合成，0.01-0.1g四水合氯金酸溶解于80ml甲醇，将溶液加热至50-80℃搅拌1-3小时至棕红色合成含有金纳米颗粒的B溶液。

5.按照权利要求2的方法，其特征在于，第三步水热反应温度70℃，时间1小时。