專利名稱：一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光催化劑，尤其是涉及一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的 制備方法。
背景技術(shù)：
近些年來，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。特別是在印染工業(yè)中大量水 溶性偶氮染料被排放(其中最具代表性的是甲基橙)，使得生態(tài)環(huán)境日益惡化。各國政府都將 環(huán)境污染治理列為頭等大事，紛紛投入巨資用于環(huán)境凈化材料及環(huán)境污染治理技術(shù)等方面的 研究。市場對具有綠色環(huán)保功能的建筑材料和日用材料的需求日益增多。光催化反應(yīng)可以將 污染物在太陽光、無二次污染的半導(dǎo)體催化劑和分子氧的作用下完全礦化，即化為C02， H20 及各種無機(jī)離子，這無疑是一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)。在環(huán)境治理和能源開發(fā)方面得到了普遍的關(guān) 注。關(guān)于光催化材料的研究開發(fā)，成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但是現(xiàn)在報(bào)道的光催化大多 效率低，帶隙較寬，只能在紫外區(qū)顯示光化學(xué)活性，在太陽光譜中紫外光(400 nm以下)不到 5%，而波長為400—750 nm的可見光占到43M。因此，為了有效地利用太陽光，研究在可見 光下具有高效光催化活性的催化材料非常有意義，尋求廉價(jià)、環(huán)境友好并具有高性能的可見 光光催化材料將是光催化發(fā)展進(jìn)一步走向?qū)嵱没谋厝悔厔荨Ｑ趸\(ZnO)是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料(室溫下禁帶寬度為3.37eV)，作為重要的半導(dǎo)體 光催化劑要較高的光催化活性，其應(yīng)用研究目前引起人們的重視，并可能成為Ti02的替代物， 因?yàn)檫@兩種物質(zhì)具有相同的光催化機(jī)理，在光激發(fā)下，電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶位置，以此， 在導(dǎo)帶形成光生電子，在價(jià)帶形成光生空穴。利用光生電子-空穴對的還原氧化性能，從而達(dá) 到降解周圍環(huán)境中的有機(jī)污染物。高效光催化劑必須滿足如下幾個(gè)條件(1)半導(dǎo)體適當(dāng)?shù)膶?dǎo)帶和價(jià)帶位置，在凈化污染物應(yīng)用中價(jià)帶電位必須有足夠的氧化性能，在光解水應(yīng)用中，電位必須滿足產(chǎn)H2和產(chǎn)02的要求。(2)高效的電子-空穴分離能力，降低它們的復(fù)合幾率。(3)可見光響應(yīng)特性低于420nm 左右的紫外光能量大概只占太陽光能的4%,如何利用可見光乃至紅外光能量，是決定光催化 材料能否在得以大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的先決條件。常規(guī)Ti02只能在紫外光響應(yīng)，雖然通過攙雜改 性，其吸收邊得以紅移，但效果還不夠理想。因此，開發(fā)可見光響應(yīng)的高效光催化材料是該
領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。只是，現(xiàn)在的研究狀況還不盡人意。目前提高光催化材料性能的途徑主要 有下面幾種(1)顆粒微細(xì)納米化降低光生電子-空穴從體內(nèi)到表面的傳輸距離，相應(yīng)地， 它們被復(fù)合的幾率也大大降低。(2)過度金屬摻雜和非金屬摻雜金屬摻雜后形成的雜質(zhì)能 級(jí)可以成為光生載流體的捕獲阱，延長載流子的壽命。摻雜元素電負(fù)性大小的不同，帶隙中 形成摻雜能級(jí)，可實(shí)現(xiàn)價(jià)帶電子的分級(jí)躍遷，光響應(yīng)紅移。(3)半導(dǎo)體復(fù)合利用異種半導(dǎo) 體之間的能帶結(jié)構(gòu)不同，復(fù)合后，如光生電子從A粉末表面輸出，而空穴從B表面導(dǎo)出，也 即電子和空穴得到有效分離。(4)表面負(fù)載將半導(dǎo)體納米粒子固定技術(shù)在不同的載體上(多 孔玻璃、硅石、分子篩等)制備分子或團(tuán)簇尺寸的光催化劑。(5)表面光敏利用具有較高 重態(tài)的具有可見光吸收的有機(jī)物，在可見光激發(fā)下，電子從有機(jī)物轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體粉末的導(dǎo)帶上。例如2001年，在世界上首次成功地實(shí)現(xiàn)了利用可見光將可見光轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(Nature, 2001， 414: 625)。該工作突破了傳統(tǒng)的、只能在紫外光下具有活性的Ti02光催化材料，發(fā) 展了一種全新的、具有可見光活性的新型氧化物半導(dǎo)體(In^Ni;Ta04)，這種新型的可見光響應(yīng) 光催化材料為實(shí)現(xiàn)可見光高效轉(zhuǎn)化提供了一種新的思想和途徑，因此該項(xiàng)成果在國際上引起 廣泛關(guān)注。中科院化學(xué)所最近成功地在Ti02中摻入非金屬硼B(yǎng) (J. Am. Chem. Soc.， 2004， 126: 4782)，成為繼日本和美國實(shí)現(xiàn)N和C非金屬摻雜Ti02之后，實(shí)現(xiàn)了第三主族硼的摻 雜，通過B-Ti鍵調(diào)控Ti02價(jià)帶位置，使之能夠吸收可見光，同時(shí)在表面負(fù)載第二元組分如 Ni203,能對價(jià)帶電子的及時(shí)轉(zhuǎn)移有催化作用，顯著提高了可見光分解污染物的光量子效率。 對于金屬絡(luò)合物光催化的研究方面，也提出可見光激發(fā)過渡金屬絡(luò)合物光催化核心原理和創(chuàng) 新基礎(chǔ)(Angew. Chem.Int.Ed.,2001，40: 3041)。最近，開發(fā)了一種負(fù)載型的鐵-氮配合物固 相催化劑能在可見光照射下有效分裂分子氧，能使難生物降解的污染物活化氧化分解(Angew. Chem. Int. Ed., 2003， 42: 1029)。但是，上述方法都是通過多種半導(dǎo)體的復(fù)合，或者是是通 過金屬和非金屬的摻雜來實(shí)現(xiàn)在太陽光下的催化，制備都比較困難，反應(yīng)條件相對苛刻。公 開的已知技術(shù)中，中國專利CN1660485公開了一種具有可見光活性的氧化鋅光催化劑及其制 備方法，其特征是利用二水乙酸鋅和聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇后制得，在做光催化的過程 中向反應(yīng)液中通氧氣，2小時(shí)可將20mg/L的降解80%-99%。中國專利CN1593750提供了一種 制備摻雜鑭系元素和碳元素的二氧化鈦的方法，采用其降解甲基橙和羅丹明，大約3個(gè)小時(shí)， 可將5mg/L的甲基橙降解70%左右。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種所采用的光催化劑即納米氧化鋅的制備方法簡便，催化劑可 重復(fù)使用，所需設(shè)備簡單，光催化效率高的在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法。本發(fā)明包括以下步驟1) 納米氧化鋅的制備將無水醋酸鋅放入容器中加熱，加熱溫度為186 486°C，恒溫 至少30min后降至室溫，產(chǎn)物水洗至少1次后烘干；2) 甲基橙溶液的配置配置至少2種不同濃度的甲基橙溶液，利用分光光度計(jì)做出濃度 和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；3) 將納米氧化鋅和1種濃度的甲基橙溶液放入容器中，在避光的條件下，在超聲器上超 聲，得納米氧化鋅與甲基橙溶液的混合液；4) 將納米氧化鋅與甲基橙溶液的混合液進(jìn)行光催化，每隔至少5min取樣品1次，共取 樣品至少4次；5) 將經(jīng)光催化的納米氧化鋅與甲基橙溶液的混合液樣品進(jìn)行離心，然后在分光光度計(jì)上 測量離心后的甲基橙溶液的吸光度，并根據(jù)步驟2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)甲基橙溶液的 濃度。在甲基橙溶液的配置中，最好配置至少5種不同濃度的甲基橙溶液，例如分別配置濃度 為2mg/L， 4mg/L， 6mg/L, 8mg/L, 10mg/L的甲基橙溶液。 所述的光催化最好在太陽光下進(jìn)行。 所得的催化劑納米氧化鋅可通過回收裝置回收重復(fù)使用。本發(fā)明涉及一種利用簡單方法制備的納米氧化鋅材料在太陽光下催化甲基橙，相對于其 它光催化劑具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明在太陽光下進(jìn)行光催化，且催化效率很高，例如 用48mg制備的ZnO，光催化約20tnin，其光催化降解甲基橙U0mg/L)的降解率為100%。 (2)本發(fā)明所采用的光催化劑即納米氧化鋅材料，其制備方法簡便，設(shè)備簡單，而且所用的 其它原料價(jià)廉易得，可操作性強(qiáng)。(3)本發(fā)明制得的氧化鋅在催化完后約lh，即可沉淀到甲 基橙溶液的底部，因此很容易將甲基橙溶液與催化劑納米氧化鋅分開，適宜于催化劑的重復(fù) 利用。


圖1為不同濃度的甲基橙吸光度和波長標(biāo)準(zhǔn)曲線。在圖1中，橫坐標(biāo)為波長Length(nm)， 縱坐標(biāo)為吸光度Abs，標(biāo)準(zhǔn)曲線從上至下依次為10， 8， 6， 4， 2mg/L。圖2為不同濃度的甲基橙吸光度和濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線。在圖2中，橫坐標(biāo)為濃度C (mg/L)， 縱坐標(biāo)為吸光度Abs.。圖3為在186。C制得的氧化鋅X射線粉末衍射圖譜。在圖3中，橫坐標(biāo)為衍射角2Thesta，
縱坐標(biāo)為強(qiáng)度Intensity。圖4為不同時(shí)間的186。C制得的氧化鋅的SEM圖。在圖4中，標(biāo)尺為100nm。圖5為在186。C制得的氧化鋅光催化甲基橙的濃度和時(shí)間曲線。在圖5中，橫坐標(biāo)為時(shí)間t(min)，縱坐標(biāo)為濃度C(mg/L)。從圖5中可以看出約20min其光催化降解甲基橙(10mg/L)的降解率為100%。圖6為在186。C制得的氧化鋅不同時(shí)間的催化后甲基橙的數(shù)碼照片。在圖6中，從左到 右依次為5min,10min，15min,20min,25min。從圖6中可以看出隨著時(shí)間的增長顏色逐漸變淺， 直到無色。圖7為在286'C制得的氧化鋅X射線粉末衍射圖譜。在圖7中，橫坐標(biāo)為衍射角2Thesta，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度Intensity 。圖8為不同時(shí)間的286'C制得的氧化鋅的SEM圖。在圖8中，標(biāo)尺為200nm。 圖9為在286。C制得的氧化鋅光催化甲基橙的濃度和時(shí)間曲線。在圖9中，橫坐標(biāo)為時(shí)間t(min)，縱坐標(biāo)為濃度C(mg/L)。從圖9中可以看出約25min其光催化降解甲基橙(10mg/L)的降解率為100%。圖10為在286'C制得的氧化鋅不同時(shí)間的催化后甲基橙的數(shù)碼照片。在圖10中，從左 到右依次為5min,10min，15min，20min,25min。從圖10中可以看出隨著時(shí)間的增長顏色逐漸變 淺，直到無色。圖11為在486X:制得的氧化鋅X射線粉末衍射圖譜。在圖11中，橫坐標(biāo)為衍射角2Thesta，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度Intensity 。圖12為不同時(shí)間的486'C制得的氧化鋅的SEM圖。在圖12中，標(biāo)尺為200nm。圖13為在486'C制得的氧化鋅光催化甲基橙的濃度和時(shí)間曲線。在圖13中，橫坐標(biāo)為時(shí)間t (min)，縱坐標(biāo)為濃度C (mg/L)。從圖13中可以看出約45min甲基橙差不多可以降解到lmol/L。圖14為在486。C制得的氧化鋅不同時(shí)間的催化后甲基橙的數(shù)碼照片。在圖14中，從左 到右依次為5min，10min,15min,20min，25min,30min，40min。從圖14中可以看出隨著時(shí)間的增長顏色逐漸變淺，直到幾乎無色。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例11)稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱 至于熱電耦上。經(jīng)15min加熱到186°C，然后在186。C恒溫60min，經(jīng)30min將溫度降到30
°C，將管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。產(chǎn)物經(jīng)XRD、 SEM等現(xiàn)代納米測試分 析技術(shù)對其形貌、成分進(jìn)行系統(tǒng)的研究。XRD表征(如圖3)為純的纖鋅礦型氧化鋅，SEM 表征(如圖4)產(chǎn)物的典型形態(tài)為柱狀結(jié)構(gòu)，長度約200nm。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L,4mg/L，6mg/L，8mg/L，10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。如圖1可以得出甲基橙的最大吸收波長在 464.5nm左右，并可以分別得出2mg/L,4mg/L，6mg/L,8mg/L，10mg/L在464.5nm時(shí)的吸光度為 0.1315， 0.2626， 0.3970， 0.5241， 0.6344。圖2為甲基橙濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，可以得 出擬合后的直線方程為Abs=0.00463+0.06406*C。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲10min。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方(2007年7月3日，上午ll: 00-12: 00)進(jìn)行 催化，并每5min取一次樣品，約4 5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。用186'C制得的氧化鋅其催化效果最好，約20min其光催化降解甲基橙(10mg/L)的降 解率為100% (如圖5)，甲基橙溶液變?yōu)闊o色(如圖6)。 實(shí)施例21) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱 至于熱電耦上。經(jīng)15min加熱到286°C，然后在186。C恒溫60min，經(jīng)30min將溫度降到30 'C，將管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L，4mg/L,6mg/L，8mg/L，10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL 10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲lOmin。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方(2007年7月3日，12: 00-13: 00)進(jìn)行催化， 并每5min取一次樣品，大約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。在12: 00-13: 00進(jìn)行催化的效果和11: 00-12: OO的效果差不多，約20min其光催化 降解甲基橙(10mg/L)的降解率為100%。
實(shí)施例31) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱 至于熱電耦上。經(jīng)15min加熱到186°C，然后在186。C恒溫120min，經(jīng)30min將溫度降到30 °C，將管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。產(chǎn)物經(jīng)XRD、 SEM對其形貌、成分進(jìn)行系統(tǒng)的研究，如同實(shí)施例l,為柱狀氧化鋅。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L,4mg/L,6mg/L，8mg/L，10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL 10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲10min。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方(2007年7月3日12: 00-13: 00)進(jìn)行催化， 并每5min取一次樣品，約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。其光催化效果也如同實(shí)施例1,約20min其光催化降解甲基橙(10mg/L)的降解率為100%。實(shí)施例41) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱至 于熱電耦上。經(jīng)15min加熱至l」286。C，然后在286。C恒溫60min，經(jīng)30min將溫度降到3(TC，將 管取出.用蒸熘水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。產(chǎn)物經(jīng)XRD、 SEM表征為ZnO的柱狀結(jié)構(gòu)，長度約150nm (如圖7和8)。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L，4mg/L,6mg/L,8mg/L,10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mllOmg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲10min。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方進(jìn)行催化(2007年7月3日11: 00-12: 00)， 并每5min取一次樣品，約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。在286'C時(shí)的催化效果要比186'C時(shí)差一些，約25min其光催化降解甲基橙(10mg/L) 的降解率為100% (如圖9)，基橙溶液變?yōu)闊o色(如圖IO)。
實(shí)施例51) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱至 于熱電耦上。經(jīng)15min加熱到286匸，然后在286'C恒溫60min，經(jīng)30min將溫度降到3(TC，將 管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L,4mg/L,6mg/L，8mg/L,10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL 10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲lOmin。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方進(jìn)行催化(2007年7月5日13: 00-14: 00)，并每 5min取一次樣品，大約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。在13: 00-14: OO進(jìn)行催化的效果和ll: 00-12: OO的效果差不多，約25min其光催化降解 甲基橙(10mg/L)的降解率為100%。 實(shí)施例61) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱至 于熱電耦上。經(jīng)15min加熱至!]286'C，然后在286。C恒溫120min,經(jīng)30min將溫度降到30'C，將 管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。產(chǎn)物經(jīng)XRD、 SEM對其形貌、成分進(jìn)行系統(tǒng)的研究，如同實(shí)施例4，為柱狀氧化鋅2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L,4mg/L,6mg/L,8mg/L,10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL 10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲10min。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方進(jìn)行催化(2007年7月5日12: 00-13: 00)， 并每5min取一次樣品，約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。其光催化效果也如同實(shí)施例4,約25min其光催化降解甲基橙(10mg/L)的降解率為100%。
實(shí)施例7 1) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱至 于熱電耦上。經(jīng)15min加熱到486。C，然后在486。C恒溫60min,經(jīng)30min將溫度降到30。C，將 管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。產(chǎn)物經(jīng)XRD、 SEM表征為ZnO的柱狀結(jié)構(gòu)，長短不一，長的約500nm,短的約100nm (如 圖11和12)。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L,4mg/L,6mg/L,8mg/L,10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL 10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲10min。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方(2007年7月6日11: 00-12: 00)進(jìn)行催化， 并每5min取一次樣品，約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。486 °C制得的ZnO其催化效果最差，約45min可以將10mlL，30mg/L的甲基橙降解到約 lmol/L (如圖13)，顏色很淺(如圖14)。 實(shí)施例81) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱 至于熱電耦上。經(jīng)15min加熱到486°C，然后在486'C恒溫60min，經(jīng)30min將溫度降到30 'C，將管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L,4mg/L,6mg/L,8mg/L，10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL 10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲lOmin。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方(2007年7月6日12: 00-13: 00)進(jìn)行催化， 并每5min取一次樣品，約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。在12: 00-13: 00進(jìn)行催化的效果和11: 00-12: 00的效果差不多，約45min可以將 10mlL，30mg/L的甲基橙降解到lmol/L。 實(shí)施例9 1) 稱取0.15g無水醋酸鋅，放入42cm的玻璃管中，將玻璃試管豎直插入管式爐中，擱至 于熱電耦上。經(jīng)15min加熱到486'C，然后在486'C恒溫120min，經(jīng)30min將溫度降到30'C，將 管取出.用蒸餾水將產(chǎn)物洗3-4次，然后烘干。產(chǎn)物經(jīng)XRD、 SEM對其形貌、成分進(jìn)行系統(tǒng)的研究，如同實(shí)施例7，為柱狀氧化鋅。2) 甲基橙溶液的配置分別配置2mg/L,4mg/L,6mg/L,8mg/L,10mg/L的甲基橙溶液，并 利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。3) 分別稱取48mg制得的氧化鋅放入水槽中，并量取30mL 10mg/L的甲基橙溶液放入燒 杯中，在避光的條件下，在超聲器上超聲10min。4) 將超聲過的樣品放到光線充足的地方(13: 00-14: 00)進(jìn)行催化，并每5min取一次 樣品.，約4-5次。5) 將取出的樣品進(jìn)行離心，去掉里面的催化劑氧化鋅，然后在分光光度計(jì)上測量各個(gè)樣 品的吸光度，并根據(jù)2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)的濃度。其光催化效果也如同實(shí)施例7，約45min可以將10mL,30mg/L的甲基橙降解到lmol/L。
權(quán)利要求
1.一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)納米氧化鋅的制備將無水醋酸鋅放入容器中加熱，加熱溫度為186～486℃，恒溫至少30min后降至室溫，產(chǎn)物水洗至少1次后烘干；2)甲基橙溶液的配置配置至少2種不同濃度的甲基橙溶液，利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；3)將納米氧化鋅和1種濃度的甲基橙溶液放入容器中，在避光的條件下，在超聲器上超聲，得納米氧化鋅與甲基橙溶液的混合液；4)將納米氧化鋅與甲基橙溶液的混合液進(jìn)行光催化，每隔至少5min取樣品1次，共取樣品至少4次；5)將經(jīng)光催化的納米氧化鋅與甲基橙溶液的混合液樣品進(jìn)行離心，然后在分光光度計(jì)上測量離心后的甲基橙溶液的吸光度，并根據(jù)步驟2)的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出所對應(yīng)甲基橙溶液的濃度。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法，其特 征在于在甲基橙溶液的配置中，配置至少5種不同濃度的甲基橙溶液。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法，其特 征在于5種不同濃度的甲基橙溶液分別是濃度為2mg/L， 4mg/L, 6mg/L， 8mg/L， 10mg/L。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法，其特 征在于所述的光催化在太陽光下進(jìn)行。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法，其特 征在于所得的催化劑納米氧化鋅通過回收裝置回收重復(fù)使用。
全文摘要
一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法，涉及一種光催化劑，尤其是涉及一種在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法。提供一種所采用的納米氧化鋅的制備方法簡便，催化劑可重復(fù)使用，所需設(shè)備簡單，光催化效率高的在太陽光下具有高效光催化活性的氧化鋅的制備方法。將無水醋酸鋅加熱后降至室溫，所得納米氧化鋅水洗后烘干；甲基橙溶液的配置配置至少2種不同濃度的甲基橙溶液，利用分光光度計(jì)做出濃度和吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線；將納米氧化鋅和1種濃度的甲基橙溶液在避光條件下超聲，得納米氧化鋅與甲基橙溶液的混合液進(jìn)行光催化，取樣品離心，在分光光度計(jì)上測甲基橙溶液的吸光度，依標(biāo)準(zhǔn)曲線算出甲基橙溶液的濃度。
文檔編號(hào)B01J23/06GK101157024SQ20071000974
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者樨 周, 謝兆雄, 謝素原, 鄭蘭蓀, 韓錫光, 黃榮彬 申請人:廈門大學(xué)