專利名稱：具有高效光催化活性的氧化鋅納米棒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)納米材料，特別涉及一種可用于降解污染物(染料)的具有高效光催活性的氧化鋅納米棒及其制備方法，屬于環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著化學(xué)合成工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量新型合成的對人類健康危害極大的“三致” 有機(jī)物(致癌，致突變，致畸作用)，這些物質(zhì)多以難生物降解類為主，比如印染廢水中亞甲基藍(lán)用生物處理方法難以有效去除。一旦這些物質(zhì)進(jìn)入水體，由于其在水體中自然降解過程緩慢，其危害性延滯較長。半導(dǎo)體多相光催化氧化技術(shù)耗能低、反應(yīng)條件溫和；反應(yīng)速度快，有機(jī)污染物在· OH攻擊下能夠迅速分解；降解沒有選擇性，尤其是對難生物降解、生物毒性大的有機(jī)物效果顯著。ZnO體相材料的禁帶寬度為3. 3eV,對應(yīng)于波長387nm的紫外光是極少數(shù)幾種可以實現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)的寬禁帶氧化物半導(dǎo)體料。納米SiO作為一種寬激發(fā)能的η -型半導(dǎo)體氧化物具有許多優(yōu)良的性質(zhì).。由于粒徑小、比表面積大而具有小尺寸效應(yīng)、表面和界面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)和良好的光催化性質(zhì)?？梢詰?yīng)用于變阻器、傳感器、光催化等許多領(lǐng)域。到目前為止，人們已經(jīng)用化學(xué)氣相沉積法，共沉淀法，溶膠凝膠法，水熱法等多種方法制備出了不同形貌的納米&ι0。雖然制備方法很多，但仍都存在一些不足，目前制備得到的氧化鋅對亞甲基藍(lán)的降解效率仍待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高效光催化活性的氧化鋅納米棒及其制備方法。 所述的氧化鋅納米棒對亞甲基藍(lán)具有較好的降解效果。本發(fā)明提供的一種具有高效光催化活性的氧化鋅納米棒，通過如下方法制得，步驟包括
1)配置0.2 0. 5mol/L的二水合醋酸鋅乙醇溶液和0. 3 0. 8 mol/L的一水合氫氧化鋰乙醇溶液，攪拌下將氫氧化鋰乙醇溶液滴入等體積的醋酸鋅乙醇溶液中，滴加完畢后室溫下攪拌廣2h，陳化3 15d得到粒徑為5-8nm氧化鋅晶種；
2)將六水合硝酸鋅和六次甲基四胺按摩爾濃度比1:1溶于水中，使Zn2+的摩爾濃度為 0. 0Γ0. 015 mol/L，得溶液Α，再取0. 5 2 mmol的氧化鋅晶種加入溶液A中，攪拌；T5min得溶液B ；
3)將溶液B加熱至9(T95°C，反應(yīng)2 12h，自然冷卻至室溫，將沉淀過濾，洗滌，干燥，即得氧化鋅納米棒。所述的加熱是在油浴中進(jìn)行；所述洗滌可先用去離子水洗滌3飛次，再用無水乙醇洗滌3飛次；所述干燥可在5(T60°C下干燥10-16h。本發(fā)明提供的光催化活性評價方法光催化實驗在圓柱形石英玻璃容器中進(jìn)行， 反應(yīng)器內(nèi)裝有濃度為20mg/L亞甲基藍(lán)溶液50mL，每次評價時加入30mg本發(fā)明制備的氧化鋅納米棒，反應(yīng)器下配有磁力攪拌器，距36cm處放置200W模擬日光光源。在打開光源進(jìn)行催化反應(yīng)前，先將其避光放置并磁力攪拌30min，以達(dá)到吸附脫附平衡，然后打開光源，每隔 IOmin取樣，離心分離，用分光光度計在668nm處測定亞甲基藍(lán)溶液的吸收度變化。本發(fā)明所述氧化鋅納米棒的制備方法具有簡便、低溫、成本低、產(chǎn)出率高等優(yōu)點。 首次通過晶種法制備出具有較高光催化活性的納米氧化鋅棒。另外通過調(diào)節(jié)六水合硝酸鋅、六次甲基四胺以及晶種的量制得具有高效光催化活性的氧化鋅納米棒。在污水處理方面具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實施例4中氧化鋅納米棒的X射線衍射圖(XRD)； 圖2為本發(fā)明實施例4中氧化鋅納米棒的掃描電鏡圖(SEM)；
圖3為本發(fā)明實施例4中氧化鋅納米棒在光照下對亞甲基藍(lán)的催化降解曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例子對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實施例1.稱量4. 39g 二水合醋酸鋅溶于IOOmL乙醇溶液，稱量1. 26g 一水合氫氧化鋰溶于IOOmL乙醇溶液，室溫下將氫氧化鋰溶液滴入醋酸鋅溶液中，此過程中不斷攪拌， 滴加完畢后室溫攪拌池，陳化5d得到氧化鋅晶種；稱量594. 98mg六水合硝酸鋅溶于IOOmL 去離子水中，稱量觀0. 38mg六次甲基四胺溶于IOOmL去離子水中，將配置好的IOOmL六次甲基四胺溶液倒入六水合硝酸鋅溶液中，在室溫攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中加入0. 5 mmol 氧化鋅晶種，攪拌3min，將混合溶液放置在油浴中90°C反應(yīng)，過程無需攪拌，證后自然冷卻至室溫，最后將沉淀過濾，用去離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌3次，50°C條件下干燥 10h，便得到氧化鋅納米棒。使用該方法制得的氧化鋅納米棒在光照下30min后對亞甲基藍(lán)的光催化降解率達(dá)到91. 6%。實施例2.稱量4. 39g 二水合醋酸鋅溶于IOOmL乙醇溶液，稱量1. 26g—水合氫氧化鋰溶于IOOmL乙醇溶液，室溫下將氫氧化鋰溶液滴入醋酸鋅溶液中，此過程中不斷攪拌， 滴加完畢后室溫攪拌池，陳化5d得到氧化鋅晶種；稱量594. 98mg六水合硝酸鋅溶于IOOmL 去離子水中，稱量觀0. 38mg六次甲基四胺溶于IOOmL去離子水中，將配置好的IOOmL六次甲基四胺溶液倒入六水合硝酸鋅溶液中，在室溫攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中加入Immol氧化鋅晶種，攪拌:3min，將混合溶液放置在油浴中90°C反應(yīng)，過程無需攪拌，證后自然冷卻至室溫，最后將沉淀過濾，用去離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌3次，50°C條件下干燥10h， 便得到氧化鋅納米棒。使用該方法制得的氧化鋅納米棒在光照下30min后對亞甲基藍(lán)的光催化降解率達(dá)到93. 3%。實施例3.稱量6. 59g 二水合醋酸鋅溶于IOOmL乙醇溶液，稱量1.89 g—水合氫氧化鋰溶于IOOmL乙醇溶液，室溫下將氫氧化鋰溶液滴入醋酸鋅溶液中，此過程中不斷攪拌，滴加完畢后室溫攪拌lh，陳化7d得到氧化鋅晶種；稱量713. 98mg六水合硝酸鋅溶于IOOmL去離子水中，稱量336. 46mg六次甲基四胺溶于IOOmL去離子水中，將配置好的 IOOmL六次甲基四胺溶液倒入六水合硝酸鋅溶液中，在室溫攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中加入1. 5mmol氧化鋅晶種，攪拌3min，將混合溶液放置在油浴中95°C反應(yīng)，過程無需攪拌，2h后自然冷卻至室溫，最后將沉淀過濾，用去離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌3次，50°C條件下干燥10h，便得到氧化鋅納米棒。使用該方法制得的氧化鋅納米棒在光照下30min后對亞甲基藍(lán)的光催化降解率達(dá)到96. 3%。 實施例4.稱量6. 59g 二水合醋酸鋅溶于IOOmL乙醇溶液，稱量1. 89g—水合氫氧化鋰溶于IOOmL乙醇溶液，室溫下將氫氧化鋰溶液滴入醋酸鋅溶液中，此過程中不斷攪拌， 滴加完畢后室溫攪拌池，陳化5d得到氧化鋅晶種；稱量713. 98mg六水合硝酸鋅溶于IOOmL 去離子水中，稱量336. 46mg六次甲基四胺溶于IOOmL去離子水中，將配置好的IOOmL六次甲基四胺溶液倒入六水合硝酸鋅溶液中，在室溫攪拌的狀態(tài)下向上述溶液中加入2mmol氧化鋅晶種，攪拌3min，將混合溶液放置在油浴中95°C反應(yīng)，過程無需攪拌，證后自然冷卻至室溫，最后將沉淀過濾，用去離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌3次，50°C條件下干燥12h， 便得到氧化鋅納米棒。使用該方法制得的氧化鋅納米棒在光照下30min后對亞甲基藍(lán)的光催化降解率達(dá)到98. 6 %。
權(quán)利要求
1.一種具有光催化活性的氧化鋅納米棒，其特征在于，通過包括如下步驟的方法制得1)配置0.2 0. 5mol/L的二水合醋酸鋅乙醇溶液和0. 3 0. 8 mol/L的一水合氫氧化鋰乙醇溶液，攪拌下將氫氧化鋰乙醇溶液滴入等體積的醋酸鋅乙醇溶液中，滴加完畢后室溫下攪拌廣2h，陳化3 15d得到粒徑為5-8nm氧化鋅晶種；2)將六水合硝酸鋅和六次甲基四胺按摩爾濃度比1:1溶于水中，使Zn2+的摩爾濃度為 0. 0Γ0. 015 mol/L，得溶液Α，再取0. 5 2 mmol的氧化鋅晶種加入溶液A中，攪拌；T5min得溶液B ；3)將溶液B加熱至9(T95°C，反應(yīng)2 12h，自然冷卻至室溫，將沉淀過濾，洗滌，干燥，即得氧化鋅納米棒。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有光催化活性的氧化鋅納米棒，其特征在于，步驟3)中所述的加熱是在油浴中進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有光催化活性的氧化鋅納米棒，其特征在于，步驟3)中所述的洗滌是先用去離子水洗滌3飛次，再用無水乙醇洗滌3飛次。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有光催化活性的氧化鋅納米棒，其特征在于，步驟3)中所述的干燥是在5(T60°C下干燥10-16h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效光催化活性的氧化鋅納米棒及其制備方法，屬于環(huán)境污染治理領(lǐng)域。制備方法合成氧化鋅晶種，以二水合醋酸鋅和一水合氫氧化鋰為原料，用溶膠凝膠法制備出氧化鋅溶膠，陳化數(shù)日得到氧化鋅晶種；制備氧化鋅納米棒，將六水合硝酸鋅和六次甲基四胺溶于水中，得溶液A，再取一定量的氧化鋅晶種加入到溶液A中，得溶液B；將溶液B加熱反應(yīng)后自然冷卻至室溫，將沉淀過濾，洗滌，干燥，即得氧化鋅納米棒。其制備方法簡便，產(chǎn)出率高，成本低。所得的氧化鋅納米棒在光照下對亞甲基藍(lán)的降解表現(xiàn)出良好的降解活性，在污水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C01G9/02GK102328950SQ20111017506
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者符冬營, 韓高義 申請人:山西大學(xué)