[发明专利]一种Ag/ZnO六角形复合纳米片及其制备方法与应用

说明书

本发明属于半导体纳米材料领域，具体涉及一种Ag/ZnO六角形复合纳米片及其制备方法与应用。制备方法为：先通过光化学沉积过程制备得到ZnO六角形纳米片，再将ZnO六角形纳米片置于硝酸银溶液中，通过紫外光处理得到Ag/ZnO六角形复合纳米片。本发明采用两步法制备得到Ag/ZnO六角形复合纳米片，使得Ag颗粒能高度分散在六角形ZnO纳米片上，从而更有利于Ag颗粒在半导体表面上起到电子吸收捕获的作用，使得该复合材料显示出更强的可见光吸收能力，并在可见光下表现出更优异的对有机污染物降解的光催化活性。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料领域，具体涉及一种Ag/ZnO六角形复合纳米片及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着我国经济的不断发展，工业废水种类不断的增多，各种污染物质对环境的危害也日益加剧。各种有毒难降解的有机物(如卤系溶剂、苯系溶剂、醛、酮以及芳香族氨基化合物等)排放到水体，这些有机污染物质对人体健康影响极大。在众多的环境污染治理技术中，无机半导体光催化技术因其本身成本相对低廉，且化学性质稳定，对环境不会造成污染，对有机污染物可深度矿化等优点而成为一种理想的环境污染处理技术。

在用于有机污染物光催化降解的无机半导体中，ZnO由于其低成本，无毒，高效，在紫外光照射下具有出色的化学稳定性而被证明是理想的光催化剂。但由于其带隙宽(3.37eV)，ZnO只能吸收紫外光(400nm)，而紫外光仅占到达地球表面的太阳能的5％。因此，为了能使太阳能有效的利用，探索几种在可见光下具有高活性的新型光催化剂具有重要意义。

近来，纳米级的贵金属-半导体复合光催化剂变得越来越有吸引力。通常，由于功函数和能带排列的差异，贵金属和半导体会在其界面处形成肖特基势垒，从而导致光激发电荷的明显分离和转移。此外，研究人员证明，基于ZnO的异质结可以有效提高光催化效率。现有技术中公开了许多Ag/ZnO异质结构，由于贵金属在半导体表面上起到电子吸收捕获的作用，因此其应用在光催化领域中能够表现出优异的光催化活性，但发明人发现，现有的制备方法一般是采用一步溶剂热法合成Ag/ZnO复合材料，这种方法会导致在制备的过程中Ag容易团聚，呈团聚态的Ag会影响材料的光催化活性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种Ag/ZnO六角形复合纳米片及其制备方法与应用，本发明采用两步法进行制备，先在水合肼的作用下制备得到ZnO六角纳米片，再通过紫外光的照射，激发ZnO导带产生光生电子，将Ag⁺还原成Ag单质，使得Ag颗粒高分散性附着在六角形ZnO纳米片上，该复合材料显示出更强的可见光吸收，并在可见光下表现出更优异的对有机污染物降解的光催化活性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种Ag/ZnO六角形复合纳米片的制备方法，先通过光化学沉积过程制备得到ZnO六角形纳米片，再将ZnO六角形纳米片置于硝酸银溶液中，通过紫外光照射处理得到Ag/ZnO六角形复合纳米片。

所述制备方法的具体步骤如下：

1)将锌盐溶解在去离子水中，在搅拌加热至完全溶解，缓慢滴加1mL水合肼，恒温反应；

2)自然冷却后，将所得产物抽滤、洗涤、烘干，得到六角形ZnO纳米片。

3)将合成的六角形ZnO纳米片分散在硝酸银溶液中，在无光条件下搅拌一段时间；

4)在剧烈搅拌下，使用紫外光照射混合物一段时间，将所得产物抽滤、洗涤、干燥，得到Ag/ZnO六角形复合纳米片。

本发明第二方面提供采用上述方法制备得到的Ag/ZnO六角形复合纳米片，所制备的六角形ZnO纳米片为六方纤锌矿结构，平均尺寸为700nm，Ag以20-50nm的颗粒形式高分散地沉积在ZnO表面。