一种氧化物光催化材料及其制备方法技术

本申请属于光催化技术领域，尤其涉及一种氧化物光催化材料及其制备方法。本申请提供了一种氧化物光催化材料，由ZCGO以及复合在所述ZCGO上的硫化锌量子点组成；所述ZCGO为氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料。本申请提供了一种氧化物光催化材料及其制备方法，是一种可以提高氧化锌复合异质结构的光催化性能的材料，能有效防止氧化物光催化材料的光腐蚀，提高循环稳定性，有效减少添加剂的消耗和麻烦。烦。烦。

An oxide photocatalytic material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种氧化物光催化材料及其制备方法


[0001]本申请属于光催化
，尤其涉及一种氧化物光催化材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了解决环境污染问题，半导体光催化降解是用于降解污水中有机物最有前途的绿色环保技术之一，氧化物中又有氧化锌因为其廉价易得，形态可控以及光学电学性质可控的特性纳米结构而受到广泛关注，以氧化石墨烯和氧化铜共同改性的氧化锌拥有比普通氧化锌更好的光催化能力，但仍存在光腐蚀现象、循环稳定性差的问题。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本申请提供了一种氧化物光催化材料及其制备方法，是一种可以提高氧化锌复合异质结构的光催化性能的材料，能有效防止氧化物光催化材料的光腐蚀，提高循环稳定性，有效减少添加剂消耗的技术问题。
[0004]本申请第一方面提供了一种氧化物光催化材料，由ZCGO以及复合在所述ZCGO上的硫化锌量子点组成；所述ZCGO为氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料。
[0005]另一实施例中，所述硫化锌量子点与所述ZCGO的质量比为5:(3～12)。
[0006]本申请第二方面提供了所述氧化物光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将硫化锌量子点溶液与ZCGO混合进行加热反应，得到固体产物；然后将所述固体产物进行洗涤和干燥，得到氧化物光催化材料；
[0008]所述ZCGO为氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料。
[0009]另一实施例中，所述加热反应的温度为90℃～140℃，所述加热反应的时间为4h～8h。优选的，所述加热反应的温度为120℃，所述加热反应的时间为5h。
[0010]具体的，所述加热反应在100mL的Teflon反应釜中进行。
[0011]另一实施例中，所述洗涤为依次在乙醇和去离子水中进行离心洗涤。
[0012]具体的，所述洗涤包括：反应完后倒掉上层液体，将所述固体产物加入无水乙醇，DI水洗涤(4500r/min10min)，得到氧化物光催化材料。
[0013]另一实施例中，所述干燥的温度为70℃～80℃，所述干燥的温度为4h～5h。
[0014]另一实施例中，所述硫化锌量子点溶液包括：硫化物、可溶性锌盐和有机溶剂。
[0015]另一实施例中，所述硫化物选自硫脲、硫化钠和硫代乙酰胺中的一种或多种；所述可溶性锌盐选自乙酸锌、氯化锌和硫酸锌中的一种或多种；所述有机溶剂选自乙醇；
[0016]所述硫化锌量子点溶液中，所述硫化物与是可溶性锌盐的质量比为3:2。
[0017]具体的，所述硫化锌量子点溶液的制备方法包括：将硫脲0.49g溶解于无水乙醇溶液中，搅拌溶解，同时加入乙酸锌0.8g，制得硫化锌量子点溶液。
[0018]另一实施例中，所述氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料的制备方法包括：
[0019]将七水硫酸锌、氯化亚铜、尿素、柠檬酸钠、PEG
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400与氧化石墨烯水溶液混合，调节其pH为中性；将得到的混合溶液进行水热反应，反应后得到固体物；然后将所述固体物进
行洗涤和干燥得到前驱体；将所述前驱体高温煅烧得到氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料。
[0020]另一实施例中，所述高温煅烧的温度为500℃～600℃，所述高温煅烧的时间为2h～3h。
[0021]具体的，所述氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料的制备方法如下：将氧化石墨烯溶液20mL(1g/L)加水稀释到100mL，浓度配置为0.2g/L；接着将0.6037g七水硫酸锌，0.189g氯化亚铜，0.9g尿素，0.2206g柠檬酸钠，去离子水混合，上述配置的氧化石墨烯水溶液(2，4，6，8mL)，6mL的PEG
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400，剧烈搅拌30min，其pH为中性；将上述混合溶液倒入100mL的Teflon反应釜中，120℃下反应6h；反应完后倒掉上层溶液，加入无水乙醇，去离子水洗涤(4500r/ming10min)。放入烘箱中80℃烘4h得到前驱体；最后放入马弗炉中以2℃/min升温至500℃保温2h，自然冷却至室温得到氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料。
[0022]为了提高使用价值，本申请通过使用硫化锌量子点来提高ZCGO的抗光腐蚀能力。第一方面以氧化锌作为光催化基体材料，氧化石墨烯和氧化铜共同改性的氧化锌中空微球具有易负载，大比表面积，活性高等特点，还克服了微球内部催化剂利用率低的缺陷，由于氧化石墨烯的负载，使得材料的导电能力增强，降低光生电子空穴的重组率，加速光生载流子的转移能力，提高了材料的光催化能力。第二方面，硫化锌不仅可以大幅度提高复合材料太阳光的利用率以及其光生电子
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空穴的分离效率，还有利于抵抗由于光腐蚀而造成的光催化能力稳定性下降。硫化锌量子点相比其他尺寸的形貌结构，量子点除了比表面积大，容易负载和吸附的特性之外，更具有提高催化剂的光谱响应范围，有效分离电子，并将作为受体转移电子，从而使得光生电子
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空穴对易于分离。量子尺寸的硫化锌异质结与氧化锌，氧化铜和石墨烯形成的双元复合异质结构，可以进一步改善氧化锌的能带结构，增加太阳光的利用能力，降低光生载流子重组率，提高复合异质结构的光催化性能。
[0023]本申请以ZCGO，硫脲，无水乙醇，乙酸锌，离子水为原料，通过原位水热法合成量子尺寸的硫化锌量子点，并与氧化物光催化材料ZCGO形成复合异质结构。
[0024]构建硫化锌量子点
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氧化物ZCGO双元复合异质结，获得催化能力高，循环稳定性高，康光腐蚀能力好的双元复合异质结构的光催化材料。硫化锌的量子点除了比表面积大，容易负载和吸附的特性之外，更具有提高催化剂光谱响应范围，有效分离电子，并易于光生电子
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空穴分离。利用硫化锌量子点的特性，可以提高氧化物光催化材料的催化性能。
[0025]本申请最大的特点为：利用硫化锌量子点来保证光催化基体材料中电子和空穴的有效传输，防止半导体内部积累。通过半导体之间的适当能带匹配来调节费米能级，从而抑制激发的载流子在半导体内部的积累来阻止光腐蚀反应。进一步改善氧化锌的能带结构，增加太阳光的利用能力，降低光生载流子重组率，提高循环稳定性，最终提高复合异质结构的光催化能力。
[0026]与现有技术相比，本申请的优势在于：
[0027]1.本申请使用原位水热合成量子尺寸的硫化锌量子点，与ZCGO形成双元复合异质结构。制作原料来源易得，易制备，低成本。制作工艺简单，不需要复杂的设备仪器，利于生产，为规模化制备提供一条路径。
[0028]2.本申请利用简单的加热反应实现双元复合异质结构，利用硫化锌量子点的优异性能拓宽光ZCGO的光谱相应范围，促进光生电子
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空穴对的分离，降低光生载流子重组率，
提高循环稳定性，提高抗光腐蚀能力，提高光催化性能的新型光催化材料。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化物光催化材料，其特征在于，由ZCGO以及复合在所述ZCGO上的硫化锌量子点组成；所述ZCGO为氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料。2.根据权利要求1所述的氧化物光催化材料，其特征在于，所述硫化锌量子点与所述ZCGO的质量比为5:(3～12)。3.权利要求1或2所述氧化物光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硫化锌量子点溶液与ZCGO混合进行加热反应，得到固体产物；然后将所述固体产物进行洗涤和干燥，得到氧化物光催化材料；所述ZCGO为氧化锌/氧化铜/氧化石墨烯异质结材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为90℃～140℃，所述加热反应的时间为4h～8h。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤为依次在乙醇和去离子水中进行离心洗涤。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为70℃～80℃，所述干燥的温度为4h～5h。7.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙慧，黄铭涛，董华锋，张欣，吴福根，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：