[发明专利]一种Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列的制备方法

说明书

本发明提供了一种Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列的制备方法,通过超声辅助清洗基底材料后，利用锌盐在基底材料生长锌种子层，后置于溶解有锌盐和沉淀剂的混合溶液中得到生长有ZnO纳米棒阵列的基底材料，再在光照条件下与硝酸银溶液和表面活性剂溶液反应，制备得到Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列。本发明Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列能大面积生长在任意基底上，通过锌种子层生长出的ZnO纳米棒阵列排布均匀整齐，Ag纳米颗粒能均匀分布在ZnO纳米棒的顶端，具有显著的光催化效率。另外，本发明的制备方法能有效促使Ag纳米颗粒在ZnO表面的生长，减少纳米颗粒的异相成核现象，ZnO表面的Ag纳米颗粒数量较多，能显著提高Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列的表面洁净。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体而言，涉及一种Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列的制备方法。

背景技术

纳米ZnO是一种新型绿色多功能精细无机化学品，但纳米ZnO在阳光，尤其是紫外线的照射下，电子受激发跃迁到导带产生自由移动的电子，同时在价带留下空穴。具有强还原性的电子与强氧化性的空穴能分别与环境中的氧气和水作用生成活性自由基，这些活性自由基能起降解有机污染物、杀菌等作用。而在实际应用中，电子和空穴易发生复合而失效，通过复合导电物质能有效提高其电子与空穴的分离效率；另外，粉体氧化锌在使用过程中存在难回收等问题。另外，现有技术中Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列，普遍的结合性不佳，Ag颗粒的尺寸也难以控制，极大的影响了Ag负载ZnO纳米棒阵列的性能。

如专利号为CN103204538A公开了一种制备ZnO和ZnO/Ag纳米自支持膜及用于有机染料光催化降解处理的方法。又如专利号为CN102094193A公开了一种Ag-ZnO纳米复合膜的制备方法，能大面积制备Ag/ZnO复合纳米结构，但是其制备可控性差，容易形成较多的界面缺陷。

综合上，在Ag复合ZnO纳米棒阵列的制备领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列的制备方法以解决所述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列的制备方法，包括如下步骤：

（1）将基底材料放入有机溶剂中并超声辅助清洗，且有机溶剂淹过所述基底材料，所述超声辅助的超声功率为50-100W，所述超声辅助为间歇式；

（2）将经过清洗的基底材料放置在锌盐乙醇溶液中浸泡5-20min，取出后干燥，并将其放置于温度为100-400℃的条件下热处理10-60 min，使得基底材料上生长锌种子层；

（3）将锌盐和沉淀剂依次加入到去离子水中并搅拌均匀形成锌盐、沉淀剂的混合水溶液，后将经过步骤（2）处理后的基底材料冷却至室温，并置于溶解有锌盐和沉淀剂的混合水溶液中，在控制温度为50-150℃的条件下反应12-24h，反应结束后取出基底材料，冷却至室温后用去离子水洗涤2-3次，干燥后得到生长有ZnO纳米棒阵列的基底材料；

（4）根据硝酸银溶液、表面活性剂溶液以及去离子水的体积比为1:1:25来配置混合液；

（5）将步骤（3）生长有ZnO纳米棒阵列的基底材料固定在搅拌子上，并利用步骤（4）中配置的混合液淹没，在氙灯全光谱照射下搅拌反应1-3 h，得到Ag纳米颗粒复合ZnO纳米棒阵列。

可选地，所述有机溶剂为体积比为1-3:2-5的乙醇、丙酮的混合物，且所述乙醇的体积浓度为0.05％～0.15％，所述丙酮的体积浓度为0.01-0.15%。

可选地，所述超声辅助为间歇式需要满足以下条件：设置超声辅助工作N个周期T，且相邻两个周期T之间停止工作预定时间为M，其中1≤N≤50，5秒≤T≤40秒，10秒≤M≤20秒。