[发明专利]一种制备多级结构Ag-ZnO薄膜的方法及其制备的多级结构Ag-ZnO薄膜

说明书

本发明公开了一种制备多级结构Ag‑ZnO薄膜的方法及其制备的多级结构Ag‑ZnO薄膜，方法的步骤中含有：(a)制备Ag‑ZnO薄膜；(b)将步骤(a)制备得到的Ag‑ZnO薄膜进行真空快速退火处理；(c)退火结束后自然冷却至室温，得到Ag纳米颗粒修饰的多级结构ZnO薄膜，该Ag纳米颗粒修饰的多级结构ZnO薄膜为多级结构Ag‑ZnO薄膜。本发明不仅制备过程简单，而且具有高效可见光响应性能和优异的光催化性能。

技术领域

本发明涉及一种制备多级结构Ag-ZnO薄膜的方法及其制备的多级结构Ag-ZnO薄膜，属于纳米材料领域。

背景技术

目前，随着工业、经济和社会的发展，全球性的环境问题日趋严峻。自1972年日本东京大学Fujishima和Honda研究发现利用紫外光辐射TiO₂电极可使水发生持续的氧化还原反应并产生氢和氧，光催化技术被认为是解决环境问题、实现可持续发展行之有效的方法。近年来，多种光催化剂被用于降解空气和水中的有机污染物。金属氧化物半导体作为一类低成本、反应条件温和、环境友好的光催化剂，因其能有效地降解空气和水中的多种难降解有机污染物，同时不会产生对人体有害的中间产物，在解决环境问题方面展现出巨大的应用前景，被认为是当前最具发展潜力的一类新型光催化材料。

ZnO作为一种重要的直隙宽禁带半导体材料，室温下，禁带宽度约为3.37eV，激子结合能约为60meV，因其独特的光电特性，ZnO在光电探测器、气敏传感器、太阳能电池、发光二极管和光催化等诸多领域具有广泛的应用前景。然而，由于ZnO对光能利用率偏低和光生电子空穴对的复合率较高，对可见光响应性能差，存在光腐蚀等阻碍了其在可见光响应、光催化和光伏器件中的应用，为此，人们通过元素掺杂、与其它氧化物半导体进行耦合、表面负载贵金属(Au,Ag,Pt,Pd等)和具有可见光响应量子点修饰将ZnO的吸收光谱拓展到可见光区和增强其光生电子-空穴对的有效分离。目前，大量的研究工作主要集中在ZnO基粉末光催化剂，在光催化反应过程中，纳米ZnO粉末以悬浮态存在于水或空气中，由于ZnO粉末光催化剂存在易凝聚、易失活，反应结束后难以分离和回收利用等缺点，成为制约其工业化应用的瓶颈之一。纳米ZnO薄膜具有不易流失、无二次污染、光催化反应后无需分离和便于回收等优点，使其能克服ZnO粉末光催化剂存在的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种制备多级结构Ag-ZnO薄膜的方法，它不仅制备过程简单，而且具有高效可见光响应性能和优异的光催化性能。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种制备多级结构Ag-ZnO薄膜的方法，方法的步骤中含有：

(a)制备Ag-ZnO薄膜；

(b)将步骤(a)制备得到的Ag-ZnO薄膜进行真空快速退火处理；

(c)退火结束后自然冷却至室温，得到Ag纳米颗粒修饰的多级结构ZnO薄膜，该Ag纳米颗粒修饰的多级结构ZnO薄膜为多级结构Ag-ZnO薄膜。

进一步，在步骤(a)中，制备Ag-ZnO薄膜的步骤中含有：

(a1)制备ZnO薄膜；

(a2)采用化学还原法在步骤(a1)制备的ZnO薄膜表面沉积Ag纳米颗粒。

进一步，在步骤(a1)中，制备ZnO薄膜的步骤中含有：

(a11)配制硝酸锌溶液，作为电解液；