[发明专利]一种碳化植物叶片@ZnO/Au异质结多级结构组装体催化剂及其制备方法

摘要

一种碳化植物叶片@ZnO/Au异质结多级结构组装体催化剂及其制备方法，属于光催化技术领域。本发明首先以自然界广泛存在的植物叶片为原料制备碳化植物叶片，然后在碳化叶片上生长ZnO纳米棒阵列，最后采用光还原HAuCl4的方法在ZnO表面负载Au纳米粒子，从而得到所述光催化剂。多级结构组装体中ZnO与Au的比例可以通过改变加入的金源和锌源的比例及光照时间方便地进行调节。碳化植物叶片@ZnO/Au异质结多级结构组装体保持了植物叶片特有的互穿的三维网络结构，可以提高催化剂的光能捕获能力，且多级结构组装体大的比表面积、互穿的网络结构也有利于反应物与催化剂的接触以及液体的扩散，从而可以从多方面提高光催化效率。

主权项

1.一种碳化植物叶片@ZnO/Au异质结多级结构组装体催化剂的制备方法，其步骤如下：1)将新鲜的植物叶片用去离子水清洗干净后进行冷冻，再真空冷冻干燥，然后将冻干后的叶片加热煅烧得到碳化植物叶片；2)将10～100mg乙酸锌加入到10～100mL无水醇溶剂中，40～80℃下加热搅拌充分溶解后，向其中逐滴加入10～20mL、0.01～0.03M碱的醇溶液；继续40～80℃加热搅拌1～5小时之后，得到球形的ZnO纳米晶种子溶液；待纳米晶种子溶液自然冷却到室温之后，将步骤1)得到的碳化植物叶片浸入到上述ZnO纳米晶种子溶液中5～20秒后取出，使种子均匀覆盖叶片表面，随后在60～90℃条件下加热1～30分钟使ZnO种子固定在碳化植物叶片表面；接下来配制10～60mM锌盐的碱水溶液，锌盐与碱的摩尔比为1：0.3～3，室温搅拌5～10分钟充分溶解，将得到的混合溶液转移到反应釜中，并将固定有ZnO种子的碳化植物叶片浸入到该混合溶液中，75～95℃加热6～8小时；反应结束后取出叶片，并用去离子水反复清洗后干燥，得到碳化植物叶片@ZnO组装体；3)配制质量分数0.01～0.2％的HAuCl4水溶液，然后用碱水溶液调节pH值至7～10；随后将步骤2)得到的碳化植物叶片@ZnO组装体浸入到该溶液中，在光源照射下实现Au的光还原，使Au3+还原成Au；反应结束后取出叶片，并用去离子水反复清洗后干燥，最终得到碳化植物叶片@Au/ZnO异质结多级结构催化剂。