[发明专利]一种氧缺陷型灰色氧化锌及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧缺陷型灰色氧化锌及其制备方法和应用，属于材料工程领。所述制备方法通过将锂和萘溶解于溶剂中中，得到锂萘溶液，将白色氧化锌加入所得锂萘溶液中进行反应，反应结束后收集固体产物，将所得固体产物经洗涤后干燥，制得氧缺陷型灰色氧化锌。所述制备方法工艺简单，普适性广，适用于大量生产。制得的氧缺陷型氧化锌呈灰色，光吸收能力和光响应范围增强，能够作为气体净化光催化剂的应用。

技术领域

本发明属于材料工程领域，涉及一种氧缺陷型灰色氧化锌及其制备方法和应用。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种常见金属氧化物半导体，属于n型半导体，其能量带隙值为3.37eV。常温下呈白色固体状态，是一种两性氧化物。氧化锌具有无毒无害、价格低廉、高化学稳定性、易制备、低介电常数和低光耦合率等特性，是光催化工艺中优异的半导体材料。目前所报道的氧化锌的制备，主要还是常规白色氧化锌。比如，CN1887720A公开了一种纳米氧化锌粉体的制备方法，此法首先将锌盐溶解于无水乙醇溶液中，然后加入一定量的十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂，剧烈搅拌，并将强碱溶液逐滴加入锌盐溶液中，得到白色浑浊液。反应完全后，通过洗涤干燥得到纳米氧化锌粉体。该法得到的纳米氧化锌形貌均匀，但是制备工艺繁琐，其次十六烷基三甲基溴化铵经常作为表面活性剂使用，容易产生污染。CN101643235 A公开了一种白色纳米氧化锌颗粒的快速简捷制备方法，此法首先配制氯化锌、氢氧化钠水溶液，然后与油酸和无水酒精混合成溶液，在20℃状态下，进行化学反应、晶粒生长，经离心分离、洗涤、真空干燥，最终制得白色颗粒状纳米氧化锌。此制备方法快速便捷，但是制备的纳米氧化锌产物不稳定，储存环境严格，对湿度、温度以及酸碱度要求极高。

常规白色ZnO作为光催化剂的局限性为:(1)禁带宽度较大，无可见光响应，这导致其对太阳光的利用率较低；(2)光生电子和空穴容易复合，量子效率较低。而对于灰色氧化锌材料目前尚未报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氧缺陷型灰色氧化锌及其制备方法和应用。本发明所述制备方法，该方法工艺简单，普适性广，能耗以及成本比较低，适用于大量生产，经过该方法所制备的氧缺陷型氧化锌呈灰色，具有丰富的氧空位，纯度较高，材料的颗粒尺寸分布均匀稳定，且禁带宽度小，能够解决白色氧化锌可见光吸收范围窄的问题，因此可作为可见光催化剂来使用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种氧缺陷型灰色氧化锌的制备方法，将锂和萘溶解于溶剂中中，得到锂萘溶液，将白色氧化锌加入所得锂萘溶液中进行还原反应，反应结束后收集固体产物，将所得固体产物经洗涤后干燥，制得氧缺陷型氧化锌。

优选地，锂和萘的摩尔比为(0.5～8)：1。

优选地，溶剂为四氢呋喃。

优选地，锂萘溶液的浓度为0.4～1mol/L。

优选地，白色氧化锌与锂萘溶液的还原反应时间为1～30min，还原反应温度为10～30℃。

优选地，干燥处理包括：在50～80℃下真空干燥。

优选地，白色氧化锌与锂萘溶液的投料比为0.2～1g：0.5～5mL。

本发明公开了采用上述制备方法制得的一种氧缺陷型灰色氧化锌。

优选地，所述氧缺陷型氧化锌呈灰色，表面有2～5nm厚的非晶无序层。

本发明公开了采用上述制备方法制得的一种氧缺陷型灰色氧化锌或上述一种氧缺陷型灰色氧化锌作为气体净化光催化剂的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：