一種扇形羥基氟化鋅的制備方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扇形羥基氟化鋅的制備方法，包括如下幾個步驟：首先自制氧化鋅，然后取35ml水，在攪拌條件下，氧化鋅產(chǎn)物0.7?1.5mmol，加入氟化銨3?6mmol，攪拌30min，將混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，180℃恒溫水熱反應(yīng)24小時，離心洗滌干燥，即得到羥基氟化鋅產(chǎn)物。本發(fā)明利用自己制備的氧化鋅為原料制備羥基氟化鋅，得到了結(jié)構(gòu)新穎的扇形羥基氟化鋅，方法簡單，成本低廉，重現(xiàn)性，穩(wěn)定性好，且能夠高效降解亞甲基藍(lán)廢水溶液，具有較高的催化活性，有利于大規(guī)模推廣。
【專利說明】
一種扇形羥基氟化鋅的制備方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種扇形羥基氟化鋅催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用半導(dǎo)體氧化物材料在太陽光照射下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有機(jī)污染物。與傳統(tǒng)的凈化環(huán)境處理方法相比，半導(dǎo)體光催化技術(shù)擁有反應(yīng)條件溫和、無二次污染、操作簡單和降解效果顯著等優(yōu)勢。T12是最常見并且是被研究得最多的催化劑之一，但其產(chǎn)生的光生電子空穴對很容易復(fù)合，導(dǎo)致電子和空穴不能及時迀移至表面參與氧化還原反應(yīng)，從而光轉(zhuǎn)化效率較低。因此尋找性能優(yōu)異的新型光催化材料以獲得具有高效光催化活性的光催化劑非常有意義。含鋅系列復(fù)合物有著廣泛的用途，不僅可以用于醫(yī)藥行業(yè)，還可應(yīng)用于半導(dǎo)體。由于鋅元素相對是一種無毒綠色的金屬，近年來在光催化劑的制備上，日益取代含鉛、銻、鎘、汞等有毒元素的化合物，如ZnO，ZnS等。已報道的羥基氟化鋅相關(guān)專利中有中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，發(fā)的陣列Zn(OH)F半導(dǎo)體的制備方法(CN201510419381.1)。羥基氟化鋅作為一種新型功能材料，在光催化方面的研究鮮見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是提供一種簡單易行，有利于大規(guī)模推廣，高活性的扇形羥基氟化鋅的新型制備方法。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的扇形羥基氟化鋅催化劑的制備方法，包括如下幾個步驟:
[0005]I)將30ml水和5ml無水乙醇混合后，在攪拌條件下，加入1.25-2.5mmol氯化鋅和17_241111]101氫氧化鈉，攪拌30111；[11，
[0006]2)將步驟I)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，140°C恒溫水熱反應(yīng)12小時，離心洗滌干燥，即得到氧化鋅產(chǎn)物。
[0007]3)取35ml水，在攪拌條件下，加入步驟2)得到的氧化鋅產(chǎn)物0.7-1.5mmol，
[0008]4)加入氟化錢3_6mmol，攪拌30min，
[0009]5)將步驟4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，180°C恒溫水熱反應(yīng)24小時，離心洗滌干燥，即得到羥基氟化鋅產(chǎn)物。
[0010]羥基氟化鋅具有區(qū)別于金屬或絕緣物質(zhì)的特別的能帶結(jié)構(gòu)，即在價帶(ValenceBand , VB)和導(dǎo)帶(Conduct1nBand , CB)之間存在一個禁帶(ForbiddenBand,BandGap)。當(dāng)光子能量高于半導(dǎo)體吸收閾值的光照射半導(dǎo)體時，羥基氟化鋅半導(dǎo)體的價帶電子發(fā)生帶間躍迀，即從價帶躍迀到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生光生電子(_)和空穴(h+)。此時吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負(fù)離子，而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負(fù)離子和氫氧自由基具有很強(qiáng)的氧化性，能將絕大多數(shù)的有機(jī)物氧化至最終產(chǎn)物COdPH2O，甚至對一些無機(jī)物也能徹底分解。
[0011]本發(fā)明還提供扇形羥基氟化鋅在光催化降解亞甲基藍(lán)染料水溶液的應(yīng)用。
[0012]有益效果:
[0013]本發(fā)明利用自己制備的氧化鋅為原料制備羥基氟化鋅，得到了結(jié)構(gòu)新穎的扇形羥基氟化鋅，方法簡單，成本低廉，重現(xiàn)性，穩(wěn)定性好，且能夠高效降解亞甲基藍(lán)廢水溶液，具有較高的催化活性，有利于大規(guī)模推廣。
【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施例一制備的羥基氟化鋅催化劑的掃面電子顯微鏡(SEM)圖。
[0015]圖2為實(shí)施例一制備的扇狀羥基氟化鋅催化劑的X射線衍射(XRD)圖。
[0016]圖3為測試?yán)恢苽涞纳刃瘟u基氟化鋅在降解含有亞甲基藍(lán)染料水溶液的活性對比圖。其中Co為亞甲基藍(lán)的初始濃度，C為經(jīng)過紫外光照射一段時間后測量的亞甲基藍(lán)，t為時間。曲線a為沒有催化劑時的亞甲基藍(lán)降解情況，曲線b是有扇形羥基氟化鋅時亞甲基藍(lán)的光降解情況。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0018]實(shí)施例1
[0019]I)將30ml水和5ml無水乙醇混合后，在攪拌條件下，加入1.751111]101氯化鋅和211]11]101氫氧化鈉，攪拌30min，
[0020]2)將步驟I)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，140°C恒溫水熱反應(yīng)12小時，離心洗滌離心洗滌3次，60°C烘干即可，即得到氧化鋅產(chǎn)物。
[0021]3)取35ml水，在攪拌條件下，加入步驟2)得到的氧化鋅產(chǎn)物
[0022]4)稱取Immol的氧化鋅產(chǎn)物，加入氟化錢4mmol，攪拌30min，
[0023]5)將步驟4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，180°C恒溫水熱反應(yīng)24小時，離心洗滌3次，60°C烘干即可，即得到羥基氟化鋅產(chǎn)物。
[0024]由圖1可見本發(fā)明制備的羥基氟化鋅催化劑為均一的扇形，SEM的觀察下半徑在10—30μπι 左右。
[0025]由圖2可以看出，與XRD標(biāo)準(zhǔn)卡(JCPDS:74-1816)比較，實(shí)施例一制備的扇狀羥基氟化鋅的物相是純相。
[0026]如下是實(shí)施例1制得的扇狀羥基氟化鋅降解含有亞甲基藍(lán)(MB)水溶液測試過程，
[0027]稱取樣品0.1g，分別加入200ml MB水溶液，其中MB濃度都50mg/L，先避光攪拌30min，使染料在催化劑表面達(dá)到吸附/脫附平衡。然后開啟氙燈光源在紫外光照射下進(jìn)行光催化反應(yīng)，上清液用分光光度計(jì)檢測。根據(jù)Lambert-Beer定律，有機(jī)物特征吸收峰強(qiáng)度的變化，可以定量計(jì)算其濃度變化。當(dāng)吸光物質(zhì)相同、厚度相同時，可以用吸光度的變化直接表示溶液濃度的變化。因?yàn)閬喖谆{(lán)在664nm處有一個特征吸收峰，所以可以利用吸光度的變化來衡量溶液中的亞甲基藍(lán)濃度變化。從圖上(橫坐標(biāo):紫外光照射時間；縱坐標(biāo):經(jīng)過紫外光照射一段時間后測量的MB濃度值與MB的初始濃度的比值。)可以看出光照90min后，扇狀羥基氟化鋅降解MB高達(dá)80%，而未加入羥基氟化鋅只有29%。由此可見，新穎扇形羥基氟化鋅催化劑對MB具有較高的催化活性。化降解亞甲基藍(lán)染料水溶液，并且活性遠(yuǎn)高于沒有加入催化劑的性能。
[0028]實(shí)施例2
[0029]I)將30ml水和5ml無水乙醇混合后，在攪拌條件下，加入1.25mmol氯化鋅和17mmol氫氧化鈉，攪拌30min，
[0030]2)將步驟I)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，140°C恒溫水熱反應(yīng)12小時，離心洗滌離心洗滌3次，60°C烘干即可，即得到氧化鋅產(chǎn)物。
[0031]3)取35ml水，在攪拌條件下，加入步驟2)得到的氧化鋅產(chǎn)物
[0032]4)稱取Immol的氧化鋅產(chǎn)物，加入氟化錢4mmol，攪拌30min，
[0033]5)將步驟4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，180°C恒溫水熱反應(yīng)24小時，離心洗滌3次，60°C烘干即可，即得到羥基氟化鋅產(chǎn)物。
[0034]實(shí)施例3
[0035]I)將30ml水和5ml無水乙醇混合后，在攪拌條件下，加入2.5mmol氯化鋅和24mmol氫氧化鈉，攪拌30min，
[0036]2)將步驟I)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，140°C恒溫水熱反應(yīng)12小時，離心洗滌離心洗滌3次，60°C烘干即可，即得到氧化鋅產(chǎn)物。
[0037]3)取35ml水，在攪拌條件下，加入步驟2)得到的氧化鋅產(chǎn)物
[0038]4)稱取Immol的氧化鋅產(chǎn)物，加入氟化錢4mmol，攪拌30min，
[0039]5)將步驟4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，180°C恒溫水熱反應(yīng)24小時，離心洗滌3次，60°C烘干即可，即得到羥基氟化鋅產(chǎn)物。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種扇形羥基氟化鋅的制備方法，其特征在于，包括如下幾個步驟: 1)將30ml水和5ml無水乙醇混合后，在攪拌條件下，加入1.25-2.511111101氯化鋅和17-24mmol氫氧化鈉，攪拌30min， 2)將步驟I)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，140°C恒溫水熱反應(yīng)12小時，離心洗滌干燥，即得到氧化鋅產(chǎn)物。 3)取35ml水，在攪拌條件下，加入步驟2)得到的氧化鋅產(chǎn)物0.7-1.5mmol， 4)加入氟化錢3-6mmol，攪拌30min， 5)將步驟4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，180°C恒溫水熱反應(yīng)24小時，離心洗滌干燥，即得到羥基氟化鋅產(chǎn)物。2.如權(quán)利要求1所述的扇形羥基氟化鋅，其特征在于，其在光催化降解亞甲基藍(lán)染料水溶液的應(yīng)用。
【文檔編號】C01G9/00GK106044842SQ201610365667
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】滕飛, 楊豪
【申請人】南京信息工程大學(xué)