[发明专利]一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法

权利要求书

1.一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、ZnO种子层衬底的制备；

步骤1.1、将FTO衬底放入体积比为1:1:1的无水乙醇-丙酮-异丙酮混合溶液中，超声清洗后取出，用去离子水冲洗干净，并放入烘箱中烘干备用；

步骤1.2、将一定量的Zn(CH₃COO)₂和NaOH固体分别溶于乙醇中，然后，取上述Zn(CH₃COO)₂和NaOH溶液分别加入一定量的乙醇溶液再进行稀释，之后将上述两种稀释后的溶液分别水浴加热到65℃后混合，并在65℃下保温一段时间，自然冷却后得到的ZnO种子层溶液，将ZnO种子层溶液涂敷于FTO衬底上，待其自然蒸发后进行下一次涂敷，重复涂敷多次保证ZnO种子层厚度，最终获得ZnO前驱体膜；

步骤1.3、将步骤1.2所得的ZnO前驱体膜置于马弗炉中，恒温反应一定时间，获得ZnO种子层衬底；

步骤2、ZnO纳米棒阵列薄膜的制备；

步骤2.1、将步骤1制备好的ZnO种子层衬底放入聚四氟乙烯反应釜内衬中，保持ZnO种子层衬底向下，然后，将聚乙烯亚胺、六次甲基四胺和硝酸锌固体依次加入到去离子水中形成混合溶液，并转移到反应釜内衬中；

步骤2.2、将步骤2.1所述的反应釜放入干燥箱中进行水热反应后，自然冷却至室温，得到生长有ZnO薄膜的种子层衬底，用去离子水冲洗后，干燥；

步骤2.3、将干燥后的样品重复进行3次上述步骤2.2的操作；

步骤2.4、将步骤2.3所得样品置于马弗炉中恒温反应一段时间，获得ZnO纳米棒阵列薄膜；

步骤3、将步骤2所制备得到的ZnO纳米棒阵列薄膜的进行进一步处理，具体操作如下：

将步骤2制备得到的ZnO纳米棒阵列薄膜样品放入铁丝笼中，将石英玻璃球置于样品上，铁丝笼被放入盛有40mL1mg/L的甲基橙溶液的烧杯中，最终，烧杯被固定于摇床振荡器中，在压电光催化过程中，开启紫外灯管，运行摇床振动器，摇床振荡器采用一定的震荡速度模拟ZnO光催化剂工作环境中来回震荡的水流，利用紫外分光光度计测量其压电光催化前后的吸光度，并计算其压电光催化效率；

摇床振荡器的摇晃速度为0～80times/min。

2.如权利要求1所述的一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，所述步骤1.2中稀释前后，Zn(CH₃COO)₂的浓度比为1:7，NaOH的浓度比为1:2.5。

3.如权利要求1所述的一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，所述步骤1.3中马弗炉中的反应条件为：空气气氛下，加热温度为300℃～500℃，恒温时间30min～60min。

4.如权利要求1所述的一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，所述步骤2.1中水热反应的条件为：温度为90℃～150℃，恒温时间3h～5h。

5.如权利要求1所述的一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，所述步骤2.4中马弗炉中的反应条件为：空气气氛下，加热温度300℃～500℃，恒温时间30min～60min。

6.如权利要求1所述的一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，所述步骤3中的石英玻璃球的规格为：质量范围是0.1725g～0.5550g，直径是5.30mm～7.80mm。

7.如权利要求1所述的一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，所述步骤3中利用紫外分光光度计测量压电光催化前后的吸光度时，紫外分光光度计的波长设置为466nm。

8.如权利要求1所述的一种提高ZnO纳米棒阵列光催化性能的方法，其特征在于，制备得到的ZnO纳米棒阵列样品为垂直性良好的沿晶体[001]方向生长的ZnO单晶纳米棒阵列，其长度和直径分别约为2μm和200nm。