一种扇形羟基氟化锌的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种扇形羟基氟化锌的制备方法，包括如下几个步骤：首先自制氧化锌，然后取35ml水，在搅拌条件下，氧化锌产物0.7‑1.5mmol，加入氟化铵3‑6mmol，搅拌30min，将混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，180℃恒温水热反应24小时，离心洗涤干燥，即得到羟基氟化锌产物。本发明专利技术利用自己制备的氧化锌为原料制备羟基氟化锌，得到了结构新颖的扇形羟基氟化锌，方法简单，成本低廉，重现性，稳定性好，且能够高效降解亚甲基蓝废水溶液，具有较高的催化活性，有利于大规模推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化剂领域，具体涉及一种扇形羟基氟化锌催化剂的制备方法。
技术介绍
利用半导体氧化物材料在太阳光照射下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有机污染物。与传统的净化环境处理方法相比，半导体光催化技术拥有反应条件温和、无二次污染、操作简单和降解效果显著等优势。TiO2是最常见并且是被研究得最多的催化剂之一，但其产生的光生电子空穴对很容易复合，导致电子和空穴不能及时迁移至表面参与氧化还原反应，从而光转化效率较低。因此寻找性能优异的新型光催化材料以获得具有高效光催化活性的光催化剂非常有意义。含锌系列复合物有着广泛的用途，不仅可以用于医药行业，还可应用于半导体。由于锌元素相对是一种无毒绿色的金属，近年来在光催化剂的制备上，日益取代含铅、锑、镉、汞等有毒元素的化合物，如ZnO，ZnS等。已报道的羟基氟化锌相关专利中有中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，发的阵列Zn(OH)F半导体的制备方法(CN201510419381.1)。羟基氟化锌作为一种新型功能材料，在光催化方面的研究鲜见报道。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的本专利技术的目的是提供一种简单易行，有利于大规模推广，高活性的扇形羟基氟化锌的新型制备方法。技术方案：本专利技术所述的扇形羟基氟化锌催化剂的制备方法，包括如下几个步骤：1)将30ml水和5ml无水乙醇混合后，在搅拌条件下，加入1.25-2.5mmol氯化锌和17-24mmol氢氧化钠，搅拌30min，2)将步骤1)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140℃恒温水热反应12小时，离心洗涤干燥，即得到氧化锌产物。3)取35ml水，在搅拌条件下，加入步骤2)得到的氧化锌产物0.7-1.5mmol，4)加入氟化铵3-6mmol，搅拌30min，5)将步骤4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，180℃恒温水热反应24小时，离心洗涤干燥，即得到羟基氟化锌产物。羟基氟化锌具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带(ValenceBand,VB)和导带(ConductionBand,CB)之间存在一个禁带(ForbiddenBand,BandGap)。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,羟基氟化锌半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子(-)和空穴(h+)。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。本专利技术还提供扇形羟基氟化锌在光催化降解亚甲基蓝染料水溶液的应用。有益效果：本专利技术利用自己制备的氧化锌为原料制备羟基氟化锌，得到了结构新颖的扇形羟基氟化锌，方法简单，成本低廉，重现性，稳定性好，且能够高效降解亚甲基蓝废水溶液，具有较高的催化活性，有利于大规模推广。附图说明图1为实施例一制备的羟基氟化锌催化剂的扫面电子显微镜(SEM)图。图2为实施例一制备的扇状羟基氟化锌催化剂的X射线衍射(XRD)图。图3为测试例一制备的扇形羟基氟化锌在降解含有亚甲基蓝染料水溶液的活性对比图。其中C0为亚甲基蓝的初始浓度，C为经过紫外光照射一段时间后测量的亚甲基蓝，t为时间。曲线a为没有催化剂时的亚甲基蓝降解情况，曲线b是有扇形羟基氟化锌时亚甲基蓝的光降解情况。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。实施例11)将30ml水和5ml无水乙醇混合后，在搅拌条件下，加入1.75mmol氯化锌和21mmol氢氧化钠，搅拌30min，2)将步骤1)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140℃恒温水热反应12小时，离心洗涤离心洗涤3次，60℃烘干即可，即得到氧化锌产物。3)取35ml水，在搅拌条件下，加入步骤2)得到的氧化锌产物4)称取1mmol的氧化锌产物，加入氟化铵4mmol，搅拌30min，5)将步骤4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，180℃恒温水热反应24小时，离心洗涤3次，60℃烘干即可，即得到羟基氟化锌产物。由图1可见本专利技术制备的羟基氟化锌催化剂为均一的扇形，SEM的观察下半径在10--30μm左右。由图2可以看出，与XRD标准卡(JCPDS:74-1816)比较，实施例一制备的扇状羟基氟化锌的物相是纯相。如下是实施例1制得的扇状羟基氟化锌降解含有亚甲基蓝(MB)水溶液测试过程，称取样品0.1g，分别加入200ml MB水溶液，其中MB浓度都50mg/L，先避光搅拌30min，使染料在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。然后开启氙灯光源在紫外光照射下进行光催化反应，上清液用分光光度计检测。根据Lambert–Beer定律，有机物特征吸收峰强度的变化，可以定量计算其浓度变化。当吸光物质相同、厚度相同时，可以用吸光度的变化直接表示溶液浓度的变化。因为亚甲基蓝在664nm处有一个特征吸收峰，所以可以利用吸光度的变化来衡量溶液中的亚甲基蓝浓度变化。从图上(横坐标：紫外光照射时间；纵坐标：经过紫外光照射一段时间后测量的MB浓度值与MB的初始浓度的比值。)可以看出光照90min后，扇状羟基氟化锌降解MB高达80％，而未加入羟基氟化锌只有29％。由此可见，新颖扇形羟基氟化锌催化剂对MB具有较高的催化活性。化降解亚甲基蓝染料水溶液，并且活性远高于没有加入催化剂的性能。实施例21)将30ml水和5ml无水乙醇混合后，在搅拌条件下，加入1.25mmol氯化锌和17mmol氢氧化钠，搅拌30min，2)将步骤1)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140℃恒温水热反应12小时，离心洗涤离心洗涤3次，60℃烘干即可，即得到氧化锌产物。3)取35ml水，在搅拌条件下，加入步骤2)得到的氧化锌产物4)称取1mmol的氧化锌产物，加入氟化铵4mmol，搅拌30min，5)将步骤4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，180℃恒温水热反应24小时，离心洗涤3次，60℃烘干即可，即得到羟基氟化锌产物。实施例31)将30ml水和5ml无水乙醇混合后，在搅拌条件下，加入2.5mmol氯化锌和24mmol氢氧化钠，搅拌30min，2)将步骤1)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140℃恒温水热反应12小时，离心洗涤离心洗涤3次，60℃烘干即可，即得到氧化锌产物。3)取35ml水，在搅拌条件下，加入步骤2)得到的氧化锌产物4)称取1mmol的氧化锌产物，加入氟化铵4mmol，搅拌30min，5)将步骤4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，180℃恒温水热反应24小时，离心洗涤3次，60℃烘干即可，即得到羟基氟化锌产物。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扇形羟基氟化锌的制备方法，其特征在于，包括如下几个步骤：1)将30ml水和5ml无水乙醇混合后，在搅拌条件下，加入1.25‑2.5mmol氯化锌和17‑24mmol氢氧化钠，搅拌30min，2)将步骤1)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140℃恒温水热反应12小时，离心洗涤干燥，即得到氧化锌产物。3)取35ml水，在搅拌条件下，加入步骤2)得到的氧化锌产物0.7‑1.5mmol，4)加入氟化铵3‑6mmol，搅拌30min，5)将步骤4)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，180℃恒温水热反应24小时，离心洗涤干燥，即得到羟基氟化锌产物。

【技术特征摘要】
1.一种扇形羟基氟化锌的制备方法，其特征在于，包括如下几个步骤：1)将30ml水和5ml无水乙醇混合后，在搅拌条件下，加入1.25-2.5mmol氯化锌和17-24mmol氢氧化钠，搅拌30min，2)将步骤1)的混合溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，140℃恒温水热反应12小时，离心洗涤干燥，即得到氧化锌产物。3)取35m...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕飞，杨豪，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32