[发明专利]一种在太阳光光照下具有优异光催化性能的氧化锌与苝酰亚胺复合光催化材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种在太阳光照射下具有优异光催化性能的氧化锌与苝酰亚胺（PTCDI）复合材料光催化剂的制备方法与流程,属于材料制备技术领域，实验先采用一步水热法合成了氧化锌，再通过简单的湿化学方法将合成的氧化锌与不同浓度的PTCDI氯仿溶液进行反应，得到了三种不同的复合光催化剂。并对样品进行了测试与表征，同时探究了不同PTCDI浓度对得到的催化剂光催化性能的影响。本发明的特点是：光催化剂制备方法简单，高光催化效率，低成本，无污染。

技术领域

本发明属于材料制备领域，涉及N型无机半导体氧化锌与有机半导体（PTCDI）复合材料的制备及其光催化性能的研究，研究了氧化锌与不同浓度PTCDI氯仿溶液反应后得到的复合材料和纯氧化锌在光催化性能方面的差异。

背景技术

由于工业的快速发展，环境污染变得越来越严重，大量化学原料的消耗，自然资源的过度开发使生态环境越来越差，水污染和空气污染也变得越来越严重。人类的生活环境正面临越来越严峻的考验。 各国政府在环境净化材料和环境污染控制技术方面的研究投入也越来越大。光催化技术作为一种廉价，方便的处理方法被广泛地用于处理各种环境问题，近年来引起了人们的极大兴趣。该技术不仅用于降解水中的有机污染物，而且还可用于去除大气中的氮氧化物等。氧化锌（ZnO）具有高的光催化活性，低成本和环保的特性，因此被广泛用于太阳光驱动的光催化剂中。氧化锌是一种宽带半导体（3.37eV），具有大的激子结合能（60 meV）。然而，光生电子-空穴对的高复合趋势和低的太阳能转化效率严重限制了ZnO的光催化性能。为了克服这些缺点，研究人员已经通过金属/非金属掺杂，表面改性，与其他半导体进行复合等技术对ZnO在光降解应用中的光催化活性进行了改善。这些方法通过改变带隙能量，抑制电子-空穴对的复合率，提高电荷分离效率，提高羟基自由基的产生，产生较小的粒径和高的比表面积以及可以在介质中更好地分散来增强其光催化性能。苝酰亚胺（PTCDI）作为当今备受关注的宽带隙n型有机半导体材料。由于其自身的酰亚胺基团，使其具有强大的电子吸引作用和高电子亲和力以及独特的光学电子特性。目前已在光催化，荧光开关，传感器，有机场效应晶体管，发光二极管等中得到了应用。氧化锌与PTCDI的复合有望改善氧化锌在光催化中的缺陷，从而提高光吸收强度，拓宽光响应范围，抑制光生电子空穴对的复合，从而进一步提高光催化活性。

发明内容

本发明的目的是通过简单易操作的试验方法制备出氧化锌（ZnO）并进一步合成出苝酰亚胺（PTCDI）与氧化锌的复合光催化材料（PTCDI/ZnO-5，PTCDI/ZnO-10，PTCDI/ZnO-20），探究了光催化材料合成的最佳PTCDI浓度（PTCDI氯仿溶液浓度为10mg/L）并对几种复合光催化材料和纯氧化锌光催化性能进行了对比和探究。