一種黑色氧化鋅及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，具體涉及一種黑色氧化鋅及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)受輻射的半導(dǎo)體金屬氧化物T12表面氧化還原反應(yīng)光解水以來(lái)，T12成為降解污染物前景最好的光催化材料。然而T12的禁帶寬度Eg=3.2eV，相對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)只有在小于或等于387nm的紫外光才可以激發(fā)1102導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴的分離產(chǎn)生光催化反應(yīng)。但是，紫外光在太陽(yáng)能中不足5%，導(dǎo)致1102光催化的太陽(yáng)能利用率很低，因此開(kāi)發(fā)一種對(duì)可見(jiàn)光敏感的光催化材料極為重要。
[0003]與T12相比，ZnO的禁帶寬度約為3.4eV，有著大的激發(fā)束縛能，這決定著ZnO材料在一定條件下具有更優(yōu)異的光催化性能。一方面ZnO是直接帶隙半導(dǎo)體，其本身的能帶性質(zhì)決定了 ZnO電子躍迀幾率要遠(yuǎn)高于T12,因此ZnO有著更高的量子效率；另一方面與T12相比，ZnO中存在較多氧空位，能夠形成電子陷阱因而加速電子-空穴對(duì)的分離，提高降解效率。
[0004]Wu等人采用金屬有機(jī)氣相沉積方法在高溫下成功制備出Mg2+ZnO納米棒陣列；Ghosh等人采用低水熱法合成Cd3+摻雜ZnO的納米晶，隨著Cd 3+濃度的增加，可以看到明顯的紅移現(xiàn)象；王榮華等人研宄了激光復(fù)合加熱蒸發(fā)技術(shù)制備Ag+摻雜ZnO納米晶半導(dǎo)體光催化劑。而對(duì)于黑色氧化鋅材料目前尚未報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種具有良好可見(jiàn)光催化性能的黑色氧化鋅及其制備方法，克服氧化鋅材料在可見(jiàn)光條件下低光催化性能的缺陷。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種氧化鋅，與常規(guī)的白色氧化鋅不同，可以吸收所有的可見(jiàn)光，顏色呈黑色。該黑色氧化鋅具有較好的光催化性能。
[0007]本發(fā)明還公開(kāi)了上述氧化鋅材料的制備方法，具體步驟為:
[0008]將乙酸鋅與無(wú)水乙醇混合，配制成混合溶液；在60°C下攪拌20?40min，然后加入乙二醇胺絡(luò)合劑，在60?80°C下攪拌30?45min，接著向其中加入冰醋酸，升溫至100°C，恒溫?cái)嚢铦饪s，濃縮結(jié)束后，在90?120°C下烘干，再于常溫下靜置8?1h ;
[0009]然后在隊(duì)保護(hù)下于400?600°C保溫3?5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0010]進(jìn)一步的，所述乙酸鋅與無(wú)水乙醇的摩爾比為0.0133?0.0398:1。優(yōu)選0.036:1
[0011]所述乙二醇胺絡(luò)合劑的加入體積與混合溶液的體積比為0.02?0.1。優(yōu)選0.05
[0012]所述的冰醋酸加入體積與乙二醇胺體積比為1:1?3。優(yōu)選1:2
[0013]所述的濃縮終點(diǎn)為，濃縮至原混合液體積的1/3。
[0014]更進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的制備方法按如下步驟進(jìn)行:
[0015]將乙酸鋅與無(wú)水乙醇混合，配制成混合溶液；在60°C下攪拌20?40min，然后加入乙二醇胺絡(luò)合劑，在60?80°C下攪拌30?45min，接著向其中加入冰醋酸，升溫至100°C，恒溫?cái)嚢铦饪s，濃縮結(jié)束后，在90?120°C下烘干，再于常溫下靜置8?1h ;然后在隊(duì)保護(hù)下于600°C保溫5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0016]有益效果:本發(fā)明制得的黑色氧化鋅與商用氧化鋅材料相比，黑色氧化鋅的光催化性能更優(yōu)。此外，本發(fā)明所提供的制備方法，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，操作可行性高。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明制備的黑色氧化鋅材料(在隊(duì)保護(hù)下于500°C保溫5h)和商用氧化鋅的可見(jiàn)光催化降解亞甲基藍(lán)對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0018]本發(fā)明制備黑色氧化鋅材料的方法，具體包含以下步驟:
[0019]步驟I)將15g乙酸鋅對(duì)應(yīng)10ml?500ml無(wú)水乙醇配制成溶液；
[0020]步驟2)將其放置在磁力攪拌器上加熱至60°C攪拌30min，隨后按每10ml的混合液對(duì)應(yīng)5?1ml加入適量的的乙二醇胺，在60?80°C攪拌15?30min ；
[0021]步驟3)接著向該混合液加入冰醋酸其中其中冰醋酸與乙二醇胺的體積比為1:(I?3)，隨后升溫至100°C，并在100°C恒溫下攪拌至原混合液體積的1/3，置于90?120°C恒溫干燥箱內(nèi)烘干，常溫靜置8?12h ;
[0022]步驟4)在400?600°C N2保護(hù)下保溫3?5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0023]以下給出本發(fā)明的幾個(gè)較佳實(shí)施方案:
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施方案具體包括以下步驟:
[0026]步驟I)將1g乙酸鋅對(duì)應(yīng)10ml無(wú)水乙醇配制成溶液；
[0027]步驟2)將其放置在磁力攪拌器上加熱至60°C攪拌20min，隨后向混合液中加入乙二醇胺，其中乙二醇胺和混合液體積比為1:20，80°C攪拌15min ;
[0028]步驟3)接著將冰醋酸加入到正在攪拌的混合溶液中，其中冰醋酸與乙二醇胺的體積比為1:1。隨后升溫至100°C，并在100°C恒溫下攪拌至原混合液體積的1/3，置于90°C恒溫干燥箱內(nèi)烘干，常溫靜置9h ;
[0029]步驟4)在400°C N2保護(hù)下保溫3h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0030]實(shí)施例2
[0031]本實(shí)施方案具體包括以下步驟:
[0032]步驟I)將15g乙酸鋅對(duì)應(yīng)200ml無(wú)水乙醇配制成溶液；
[0033]步驟2)將其放置在磁力攪拌器上加熱至60°C攪拌20min，隨后向混合液中加入乙二醇胺，其中乙二醇胺和混合液體積比為1:18，80°C攪拌20min ;
[0034]步驟3)接著將冰醋酸加入到正在攪拌的混合溶液中，其中冰醋酸與乙二醇胺的體積比為1: 2。隨后升溫至100°C，并在100°C恒溫下攪拌至原混合液體積的1/3，置于100°C恒溫干燥箱內(nèi)烘干，常溫靜置1h ;
[0035]步驟4)在600°C N2保護(hù)下保溫5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0036]實(shí)施例3
[0037]本實(shí)施方案具體包括以下步驟:
[0038]步驟I)將15g乙酸鋅對(duì)應(yīng)150ml無(wú)水乙醇配制成溶液；
[0039]步驟2)將其放置在磁力攪拌器上加熱至60°C攪拌20min，隨后向混合液中加入乙二醇胺，其中乙二醇胺和混合液體積比為1:15，80°C攪拌20min ;
[0040]步驟3)接著將冰醋酸加入到正在攪拌的混合溶液中，其中冰醋酸與乙二醇胺的體積比為1: 2。隨后升溫至100°C，并在100°C恒溫下攪拌至原混合液體積的1/3，置于100°C恒溫干燥箱內(nèi)烘干，常溫靜置1h ;
[0041]步驟4)在400°C N2保護(hù)下保溫5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0042]實(shí)施例4
[0043]步驟I?3與實(shí)施例3相同。
[0044]步驟4)在隊(duì)保護(hù)下于500°C保溫5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0045]實(shí)施例5
[0046]步驟I?3與實(shí)施例3相同。
[0047]步驟4)在隊(duì)保護(hù)下于600°C保溫5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0048]實(shí)施例6
[0049]步驟I?3與實(shí)施例3相同。
[0050]步驟4)在隊(duì)保護(hù)下于500°C保溫3h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0051]實(shí)施例7
[0052]步驟I?3與實(shí)施例3相同。
[0053]步驟4)在隊(duì)保護(hù)下于500°C保溫4h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0054]實(shí)施例8
[0055]步驟I?3與實(shí)施例3相同。
[0056]步驟4)在隊(duì)保護(hù)下于500°C保溫5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。
[0057]將上述實(shí)施例中制得的0.1Og黑色氧化鋅材料和0.1Og商用氧化鋅分別在可見(jiàn)光條件下催化降解濃度為10mg/L的亞甲基藍(lán)溶液90mL。其結(jié)果如圖1所示。從圖中可知，黑色氧化鋅材料在可見(jiàn)光照射下70min對(duì)降解亞甲基藍(lán)溶液有較好的效果，降解效率明顯優(yōu)于商用氧化鋅。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氧化鋅，其特征在于所述的氧化鋅可以吸收所有的可見(jiàn)光，呈黑色。2.一種氧化鋅的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行: 將乙酸鋅與無(wú)水乙醇混合，配制成混合溶液；在60°0下攪拌20?40min，然后加入乙二醇胺絡(luò)合劑，在60?80°C下攪拌30?45min，接著向其中加入冰醋酸，升溫至100°C，恒溫?cái)嚢铦饪s，濃縮結(jié)束后，在90?120°C下烘干，再于常溫下靜置8?1h ; 然后在隊(duì)保護(hù)下于400?600°C保溫3?5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述乙酸鋅與無(wú)水乙醇的摩爾比為0.0133 ?0.0398:1ο4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述乙二醇胺絡(luò)合劑的加入體積與混合溶液的體積比為0.02?0.1。5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的冰醋酸加入體積與乙二醇胺體積比為1:1?3。6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的濃縮終點(diǎn)為，濃縮至原混合液體積的1/3。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種黑色氧化鋅，該黑色氧化鋅具有較好的光催化性能。本發(fā)明還公開(kāi)了上述氧化鋅材料的制備方法，具體步驟為：將乙酸鋅與無(wú)水乙醇混合，配制成混合溶液；在60℃下攪拌20～40min，然后加入乙二醇胺絡(luò)合劑，在60～80℃下攪拌30～45min，接著向其中加入冰醋酸，升溫至100℃，恒溫?cái)嚢铦饪s，濃縮結(jié)束后，在90～120℃下烘干，再于常溫下靜置8～10h；然后在N2保護(hù)下于400～600℃保溫3～5h后，隨爐冷卻至室溫，獲得黑色氧化鋅材料。本發(fā)明所提供的制備方法，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，操作可行性高。
【IPC分類】C01G9/02, B01J23/06
【公開(kāi)號(hào)】CN104941625
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510377150
【發(fā)明人】侯貴華, 蔣偉麗, 盧豹, 薛廣釗, 張勤芳, 崔恩田, 董鵬玉, 鄧育新, 許寧, 劉媛
【申請(qǐng)人】鹽城工學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月1日