專利名稱：一種多孔ZnO和ZnO/Ag納米自支持膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料制備和性能研究技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種制備ZnO和ZnO/Ag納米自支持膜及用于有機(jī)染料光催化降解處理的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體材料與技術(shù)是推動(dòng)信息時(shí)代前進(jìn)的原動(dòng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)，是現(xiàn)代高科技的核心與先導(dǎo)。第一代半導(dǎo)體材料以硅為代表，實(shí)現(xiàn)了微電子工業(yè)和整個(gè)IT行業(yè)的飛躍式發(fā)展。但是由于硅材料帶隙較窄、電子流動(dòng)性和擊穿電場較低從而限制了其在光電子領(lǐng)域和高頻高功率器件方面的應(yīng)用，所以，以砷化稼(GaAs)和磷化錮(InP)為代表的第二代半導(dǎo)體材料開始嶄露頭角。GaAs的電子遷移率是Si的6倍多，是目前最主要的高速和超高速半導(dǎo)體器件。第三代半導(dǎo)體材料的代表是P型摻雜的GaN材料，以高亮藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)和藍(lán)光激光器(LD)的研制成功為標(biāo)志。GaN材料具有許多一、二代半導(dǎo)體材料所不具備的優(yōu)異性能，但是具有室溫下激子束縛能低、實(shí)現(xiàn)激射閥值高等局限性。人們發(fā)現(xiàn)與GaN具有類似晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的ZnO具有很高的激子束縛能，可能成為低閥值紫外激光器的一種全新的候選材料。因此，ZnO材料的研究與開發(fā)成為一個(gè)熱點(diǎn)。當(dāng)材料處于納米尺度時(shí)，表現(xiàn)出與體相時(shí)迥然不同的性質(zhì)，因此納米材料的制備與性能研究受到世界各國的重視。ZnO納米材料也具有著其對應(yīng)體相所不擁有的特殊的物理和化學(xué)性質(zhì),例如ZnO納米環(huán)具有半導(dǎo)體和壓電效應(yīng)雙重性質(zhì)，ZnO納米陣列能夠成為納米發(fā)電機(jī)等等。由于形貌對納米材料的性質(zhì)影響很大，所以形貌調(diào)控一直是納米科技領(lǐng)域的一個(gè)分支，迄今為止有多種ZnO納米結(jié)構(gòu)被報(bào)道。其中也包括各種建筑單元構(gòu)筑的ZnO納米膜，但是這些膜基本都是構(gòu)筑在其他材質(zhì)的基底上的，而基底和材料之間的界面會(huì)對材料的性能產(chǎn)生影響，在很多時(shí)候器件的組裝更需要自支持膜，但ZnO自支持膜的報(bào)道非常少，而且其制備方法也較為復(fù)雜或需要特殊的儀器設(shè)備。

本發(fā)明提出了一種制備多孔ZnO和ZnO/Ag納米自支持膜方法，該方法在水相中實(shí)現(xiàn)，低耗環(huán)保，不需要使用特殊的儀器設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大化生產(chǎn)。所制備的ZnO/Ag納米復(fù)合自支持膜還具有很高的光催化性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低耗、綠色、步驟簡單、易于擴(kuò)大化生產(chǎn)的多孔ZnO和ZnO/Ag納米自支持膜的制備方法。本發(fā)明的方案是:一種多孔ZnO納米自支持膜的制備方法，其步驟如下:
(I)堿式碳酸鋅納米帶前軀體的制備:量取100 mL的去離子水，加入1.47 - 5.48 g 二水乙酸鋅(或硫酸鋅、氯化鋅)，待乙酸鋅(或硫酸鋅、氯化鋅)完全溶解后，加入0.83 - 3.41g六亞甲基四胺并使之完全溶解后，將反應(yīng)容器置于50 - 70°C的恒溫環(huán)境中反應(yīng)12-24小時(shí)，得到堿式碳酸鋅納米帶的絮狀懸浮液；優(yōu)選2.24g-3.24 g 二水乙酸鋅；或加入1.21g-2.21 g六亞甲基四胺。
(2)堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜的制備:將步驟(I)方法所制得的堿式碳酸鋅納米帶的絮狀懸浮液緩慢而均勻的倒入事先鋪有濾紙的真空抽濾漏斗中，在傾倒的同時(shí)啟動(dòng)真空抽濾；抽濾結(jié)束后將潮濕的濾紙與前軀體膜一同取出置于環(huán)境溫度下自然干燥或者于40 - 60°C干燥箱中快速干燥；完全干燥后將濾紙剝離即得到堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持月吳;
(3)將步驟(2)方法所制備的干燥后的堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜置于200 -600°C的馬弗爐中煅燒3 - 12小時(shí)，即可得到多孔的由納米粒子組成的ZnO自支持膜。一種多孔ZnO/Ag納米自支持膜的制備方法，其步驟如下:
(I)堿式碳酸鋅納米帶/Ag納米粒子復(fù)合物的制備:量取100 mL的去離子水,加入1.47 - 5.48 g 二水乙酸鋅(或硫酸鋅、氯化鋅)，待乙酸鋅(或硫酸鋅、氯化鋅)完全溶解后，加入I 一 5mL 0.1 mo I L—1的硝酸銀溶液，然后加入0.83 - 3.41 g六亞甲基四胺并使之完全溶解后，將反應(yīng)容器置于50 - 70°C的恒溫環(huán)境中反應(yīng)12 - 24小時(shí)；即可得到堿式碳酸鋅納米帶/Ag納米粒子復(fù)合物的絮狀懸浮液；優(yōu)選加入2.24g-3.24 g 二水乙酸鋅；或加入1.21g -2.21 g六亞甲基四胺。(2)將步驟(I)所制備的堿式碳酸鋅納米帶/Ag納米粒子復(fù)合物絮狀懸浮液緩慢而均勻的倒入事先鋪有濾紙的真空抽濾漏斗中，在傾倒的同時(shí)啟動(dòng)真空抽濾；抽濾結(jié)束后將潮濕的濾紙與前軀體膜一同取出置于環(huán)境溫度下自然干燥或者于40 - 60°C干燥箱中快速干燥；完全干燥后將濾紙剝離 即得到堿式碳酸鋅納米帶/Ag前軀體自支持膜；將此膜置于200 - 600°C的馬弗爐中煅燒3 — 12小時(shí)即可得到多孔的由納米粒子組成的ZnO/Ag自支持月吳。多孔ZnO或ZnO/Ag納米自支持膜光催化降解有機(jī)染料的方法，其特征在于步驟如下:在室溫下，將所制備的ZnO或ZnO/Ag納米自支持膜分散到50 mL濃度為20 mg L—1的有機(jī)染料羅丹明B溶液中，置于紫外燈下輻照；通過攪拌促進(jìn)染料分子與催化劑的接觸，并在開始催化后每隔一定時(shí)間間隔吸取3 mL左右的催化溶液離心分離觀察催化效果；具有良好的催化活性。首先在含有乙酸鋅(或硫酸鋅、氯化鋅)和六亞甲基四胺(HMT)的水溶液中制備堿式碳酸鋅納米帶前軀體，然后將所制備的前軀體通過真空抽濾除去反應(yīng)母液并在濾紙表面形成一層均勻的膜，自然干燥后即可將濾紙和前軀體膜剝離，從而得到堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜。在一定溫度下煅燒此自支持膜，就得到了多孔的ZnO納米自支持膜。在前軀體制備過程中加入適量硝酸銀，由于HMT在水解過程中能夠釋放甲醛和氨，為硝酸銀提供了基于銀鏡反應(yīng)的還原試劑從而在納米帶表面原位生成了 Ag納米粒子并最終形成ZnO/Ag納米復(fù)合自支持膜。此復(fù)合自支持膜的光催化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純ZnO自支持膜。具體方案如下:
一、堿式碳酸鋅納米帶前軀體的制備:
量取100 mL左右的去離子水，加入不同量的二水乙酸鋅(硫酸鋅或氯化鋅)，待鋅鹽完全溶解后，加入六亞甲基四胺，通過大量的正交實(shí)驗(yàn)總結(jié)出:所有三種鋅源中以乙酸鋅所得納米帶為最佳，長度最長，形貌最均勻，硫酸鋅或氯化鋅雖然也能得到帶狀結(jié)構(gòu)，但存在尺寸不勻的現(xiàn)象。在以乙酸鋅為鋅源的情況下，二水乙酸鋅的用量在1.47 — 5.48 g范圍內(nèi)較佳，相應(yīng)地六亞甲基四胺的用量在0.83 — 3.41 g范圍內(nèi)較佳。反應(yīng)分別在溫度25°C、35°C、50°C、60°C、70°C、80°C和100°C下進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)溫度過低時(shí)(如25°C )反應(yīng)進(jìn)行的非常緩慢而且只有絮狀形貌的產(chǎn)物，隨著溫度的升高，反應(yīng)速度也逐漸提升。但當(dāng)反應(yīng)在高于80°C的溫度下進(jìn)行時(shí)，只能得到微米尺度的六角柱或是棒狀結(jié)構(gòu)，X-射線粉末衍射測試表明此時(shí)的產(chǎn)物已經(jīng)是ZnO而不是堿式碳酸鋅。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明反應(yīng)溫度控制在50 — 70°C為適宜。另外，反應(yīng)時(shí)間也是考察對象之一，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，反應(yīng)在12-24小時(shí)范圍較好，時(shí)間太短只能得到短且不均勻的納米帶，而時(shí)間過長納米帶的形貌也不再發(fā)生明顯的變化。所得到堿式碳酸鋅納米帶為絮狀懸浮液，純白色。電子顯微鏡測試表明納米帶的寬度在200nm — I ii m,長度可達(dá)幾十微米,厚度約為20 nm。二、堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜的制備
將所制得的堿式碳酸鋅納米帶的絮狀懸浮液緩慢而均勻的倒入事先鋪有濾紙的真空抽濾漏斗中，在傾倒的同時(shí)啟動(dòng)真空抽濾。膜的厚度可根據(jù)加入漏斗中的懸浮液量來控制。抽濾結(jié)束后將潮濕的濾紙與前軀體膜一同取出置于環(huán)境溫度下自然干燥或者于40 - 600C干燥箱中快速干燥。完全干燥后將濾紙剝離即得到堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜。該膜完整而且具有一定的韌性。三、多孔Z nO納米自支持膜的制備
將所制備的堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜干燥后置于200 - 600°C的馬弗爐中煅燒3-12小時(shí)即可得到多孔的由納米粒子組成的ZnO自支持膜。此時(shí)膜仍舊能夠保持其良好的完整性，顏色為純白色。納米粒子尺寸為20-30 nm。四、多孔ZnO/Ag納米自支持膜的制備
在方案一的制備基礎(chǔ)上于體系中引入適量的硝酸銀(0.1 mo I L 1的硝酸銀溶液1-5mL),在納米帶前軀體形成過程中原位生成了 Ag納米粒子,此時(shí)前軀體納米帶呈現(xiàn)棕黃色。隨后的處理步驟與前述二一三步驟相同，所得的ZnO/Ag復(fù)合膜呈現(xiàn)出淺藍(lán)至藍(lán)黑色不等的顏色，溶于水溶液后為橙粉色。電子顯微鏡測試表明納米帶的寬度在200 nm — lym，長度可達(dá)幾十微米，厚度約為20 nm。Ag納米粒子的尺寸在50 nm左右。五、多孔ZnO和ZnO/Ag納米自支持膜光催化降解有機(jī)染料的方法
在室溫下，將所制備的ZnO或ZnO/Ag納米自支持膜分散到50 mL濃度為20 mg L—1的有機(jī)染料羅丹明B溶液中，置于紫外燈下輻照。通過攪拌促進(jìn)染料分子與催化劑的接觸，并在開始催化后每隔一定時(shí)間間隔吸取3 mL左右的催化溶液離心分離觀察催化效果。肉眼觀察和紫外-可見分光光譜測試表明，ZnO/Ag納米自支持膜做催化劑時(shí)30 min時(shí)已經(jīng)完全降解。而ZnO納米自支持膜在催化開始2小時(shí)后，還有大約65%的染料未被降解。說明ZnO/Ag納米自支持膜比ZnO納米自支持膜的光催化效率高出很多，收集所有的催化劑重新按上述程序進(jìn)行第二輪催化，并依此程序重復(fù)利用催化劑五次。研究結(jié)果表明重復(fù)利用五次后催化劑仍保持了良好的催化活性。與已有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.采用了六次亞甲基四胺做沉淀劑，雖然六亞甲基四胺曾經(jīng)被廣泛應(yīng)用于ZnO微納米結(jié)構(gòu)的制備，但基本都是在高于90°C溫度或者是水熱(需要用到反應(yīng)釜)條件下直接生成ZnO0而本發(fā)明中采用的是較低溫度(50 - 70°C)，從而將反應(yīng)控制在了生成堿式碳酸鋅的階段上并成功實(shí)現(xiàn)了納米帶形貌的獲得。2.六次亞甲基四胺做沉淀劑的同時(shí)，還起到還原劑的作用，從而可以在形成堿式碳酸鋅同時(shí)獲得Ag納米粒子的復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了對六亞甲基四胺“一石二鳥”的妙用。而ZnO/Ag納米自支持膜的光催化性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純的ZnO納米結(jié)構(gòu)。3.所需容器簡單，步驟簡單、不限體積，可以無限放大，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。4.從堿式碳酸鋅向氧化鋅的轉(zhuǎn)化最低只需200°C，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大部分的類似文獻(xiàn)報(bào)道，從而使能耗大大降低。本發(fā)明提供的方法制備條件溫和，所需設(shè)備簡單，可以無限量放大生產(chǎn)，對操作者無毒副作用，具備良好的應(yīng)用前景。


圖1是堿式碳酸鋅自支持膜的掃描電鏡圖像，插圖為膜的數(shù)碼照片。圖2是多孔ZnO納米自支持膜 的局部掃描電鏡圖像。圖3是堿式碳酸鋅納米帶/Ag納米粒子復(fù)合物的透射電鏡圖像。圖4是ZnO/Ag納米自支持膜催化降解有機(jī)染料羅丹明B隨時(shí)間變化的紫外可見光譜圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(I)量取100 mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入2.9 g 二水乙酸鋅，
在磁力攪拌下使其完全溶解。(2)在上述溶液中加入1.66 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解。(3)將容器封口后，置于烘箱中于60 °C下反應(yīng)12小時(shí)。(4)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來。(5)將所制得的堿式碳酸鋅膜連同濾紙一起置于環(huán)境條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿式碳酸鋅自支持膜。(6)將干燥的堿式碳酸鋅自支持膜置于烘箱中200°C煅燒12小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO納米自支持膜。(7)將ZnO納米自支持膜分散到50 mL的有機(jī)染料溶液中，置于由500 W汞燈產(chǎn)生的紫外輻照下，容器距離光源10厘米。(8)在開始催化后每隔10分鐘吸取3 mL左右的催化溶液離心分離，取上層清液利用肉眼觀察和紫外-可見分光光譜測試分析催化效果。實(shí)施例2
(I)量取100 mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入2.9 g 二水乙酸鋅，
在磁力攪拌下使其完全溶解。(2)加入2 mL 0.1 mo I L—1的硝酸銀溶液。(3)在上述溶液中加入1.66 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解；
(4)將容器封口后，置于烘箱中于60°C下反應(yīng)12小時(shí)。(5)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，并用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來。(6)將所制得的堿式碳酸鋅納米帶與銀納米粒子膜連同濾紙一起置于環(huán)境條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿式碳酸鋅/Ag納米自支持膜。(7)將干燥的堿式碳酸鋅自支持膜置于烘箱中400°C煅燒5小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO/Ag納米自支持膜。(8)將ZnO納米自支持膜分散到50 mL的有機(jī)染料溶液中，置于由500 W汞燈產(chǎn)生的紫外輻照下，容器距離光源10厘米。(9)在開始催化后每隔5分鐘吸取3 mL左右的催化溶液離心分離，取上層清液利用肉眼觀察和紫外-可見分光光譜測試分析催化效果。實(shí)施例3
(I)量取100 mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入5.48 g 二水乙酸鋅，在磁力攪拌下使其完全溶解。(2)在上述溶液中加入3.41 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解。 (3)將容器封口后，置于烘箱中于50 °C下反應(yīng)12小時(shí)。(4)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，并用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來。(5)將所制得的堿式碳酸鋅膜連同濾紙一起置于60°C條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿式碳酸鋅自支持膜。(6)將干燥的堿式碳酸鋅自支持膜置于烘箱中500°C煅燒3小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO納米自支持膜。步驟(7) — (8)與實(shí)施例1的步驟(7) — (8)相同。實(shí)施例4
(I)量取100 mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入5.48 g 二水乙酸鋅，在磁力攪拌下使其完全溶解。(2)加入5 mL 0.1 mo I L—1的硝酸銀溶液。(3)在上述溶液中加入3.41 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解。(4)將容器封口后，置于烘箱中于60 °C下反應(yīng)12小時(shí)。(5)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，并用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來。(6 )將所制得的堿式碳酸鋅納米帶與銀納米粒子膜連同濾紙一起置于60 V條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿式碳酸鋅/Ag納米自支持膜。(7)將干燥的堿式碳酸鋅自支持膜置于烘箱中500°C煅燒3小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO/Ag納米自支持膜。步驟(8) - (9)與實(shí)施例2的步驟(8) — (9)相同。實(shí)施例5
(I)量取100 mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入1.47 g 二水乙酸鋅，在磁力攪拌下使其完全溶解。(2)在上述溶液中加入0.83 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解。(3)將容器封口后，置于烘箱中于50 °C下反應(yīng)12小時(shí)。(4)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來。(5)將所制得的堿式碳酸鋅膜連同濾紙一起置于環(huán)境條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿式碳酸鋅自支持膜。(6)將干燥的堿式碳酸鋅自支持膜置于烘箱中200°C煅燒12小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO納米自支持膜。(步驟(7)— (8)與實(shí)施例1的步驟(7) — (8)相同。實(shí)施例6
(I)量取100 mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入1.47 g 二水乙酸鋅，
在磁力攪拌下使其完全溶解。(2)加入I mL 0.1 mo I L—1的硝酸銀溶液。(3)在上述溶液中加入0.83 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解。(4)將容器封口后 ，置于烘箱中于70 °C下反應(yīng)10小時(shí)。(5)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，并用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來。( 6 )將所制得的堿式碳酸鋅納米帶與銀納米粒子膜連同濾紙一起置于60 V條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿式碳酸鋅/Ag納米自支持膜。(7)將干燥的堿式碳酸鋅自支持膜置于烘箱中500°C煅燒3小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO/Ag納米自支持膜。步驟(8) — (9)與實(shí)施例2的步驟(8) — (9)相同。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以有各種改變。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，只要滿足使用需要，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)果，參見圖1 一 4。
權(quán)利要求
1.一種多孔ZnO納米自支持膜的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)堿式碳酸鋅納米帶前軀體的制備:量取100mL的去離子水，加入1.47 - 5.48 g 二水乙酸鋅或硫酸鋅或氯化鋅，待乙酸鋅或硫酸鋅或氯化鋅完全溶解后，加入0.83 -3.41 g六亞甲基四胺并使之完全溶解后，將反應(yīng)容器置于50 - 70°C的恒溫環(huán)境中反應(yīng)12-24小時(shí)，得到堿式碳酸鋅納米帶的絮狀懸浮液； (2)堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜的制備:將步驟(I)方法所制得的堿式碳酸鋅納米帶的絮狀懸浮液緩慢而均勻的倒入事先鋪有濾紙的真空抽濾漏斗中，在傾倒的同時(shí)啟動(dòng)真空抽濾；抽濾結(jié)束后將潮濕的濾紙與前軀體膜一同取出置于環(huán)境溫度下自然干燥或者于40 — 60°C干燥箱中快速干燥；完全干燥后將濾紙剝離即得到堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜； (3)將步驟(2)方法所制備的干燥后的堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜置于200-600°C的馬弗爐中煅燒3 - 12小時(shí)，即可得到多孔的由納米粒子組成的ZnO自支持膜。
2.按照權(quán)利要求1所述的多孔ZnO納米自支持膜的制備方法，其特征在于 加入2.24g-3.24 g 二水乙酸鋅；或加入1.21g -2.21 g六亞甲基四胺。
3.按照權(quán)利要求2所述的多孔ZnO納米自支持膜的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)量取100mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入2.9 g 二水乙酸鋅，在磁力攪拌下使其完全溶解； (2)在上述溶液中加入1.66 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解； (3 )將容器封口后，置于烘箱中于60 °C下反應(yīng)12小時(shí)； (4)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來； (5)將所制得的堿式碳酸鋅膜連同濾紙一起置于環(huán)境條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿式碳酸鋅自支持膜； (6)將干燥的堿式碳酸鋅自支持膜置于烘箱中200°C煅燒12小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO納米自支持膜。
4.按照權(quán)利要求3所述的多孔ZnO納米自支持膜的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)將ZnO納米自支持膜分散到50mL的有機(jī)染料溶液中，置于由500 W汞燈產(chǎn)生的紫外輻照下，容器距離光源10厘米； (2)在開始催化后每隔10分鐘吸取3mL的催化溶液離心分離，取上層清液利用肉眼觀察和紫外-可見分光光譜測試分析催化效果；具有良好的催化活性。
5.一種多孔ZnO/Ag納米自支持膜的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)堿式碳酸鋅納米帶/Ag納米粒子復(fù)合物的制備:量取100mL的去離子水,加入.1.47 -5.48 g 二水乙酸鋅或硫酸鋅或氯化鋅，待乙酸鋅或硫酸鋅或氯化鋅完全溶解后，力口A 1- 5mL 0.1 mo I L—1的硝酸銀溶液，然后加入0.83 - 3.41 g六亞甲基四胺并使之完全溶解后，將反應(yīng)容器置于50 - 70°C的恒溫環(huán)境中反應(yīng)12 - 24小時(shí)；即可得到堿式碳酸鋅納米帶/Ag納米粒子復(fù)合物的絮狀懸浮液； (2)將步驟(1)所制備的堿式碳酸鋅納米帶/Ag納米粒子復(fù)合物絮狀懸浮液緩慢而均勻的倒入事先鋪有濾紙的真空抽濾漏斗中，在傾倒的同時(shí)啟動(dòng)真空抽濾；抽濾結(jié)束后將潮濕的濾紙與前軀體膜一同取出置于環(huán)境溫度下自然干燥或者于40 - 60°C干燥箱中快速干燥；完全干燥后將濾紙剝離即得到堿式碳酸鋅納米帶/Ag前軀體自支持膜；將此膜置于200 - 600°C的馬弗爐中煅燒3 — 12小時(shí)即可得到多孔的由納米粒子組成的ZnO/Ag自支持月旲。
6.按照權(quán)利要求5所述的多孔ZnO/Ag納米自支持膜的制備方法，其特征在于加入2.24g-3.24 g 二水乙酸鋅；或加入1.21g -2.21 g六亞甲基四胺。
7.按照權(quán)利要求6所述的多孔ZnO/Ag納米自支持膜的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)量取100mL去離子水加入體積大于100 mL的錐形瓶中，加入2.9 g 二水乙酸鋅，在磁力攪拌下使其完全溶解； (2)加入2mL 0.1 mo I L—1的硝酸銀溶液； (3)在上述溶液中加入1.66 g六亞甲基四胺，攪拌下使之完全溶解； (4)將容器封口后，置于烘箱中于60°C下反應(yīng)12小時(shí)； (5)將濾紙鋪于抽濾漏斗的底部并于真空泵相連，并用去離子水初步潤濕將濾紙后，開動(dòng)真空泵并將步驟(3)所得到的絮狀懸浮液緩慢傾倒于漏斗中抽濾至不再有水滴被抽濾出來； (6)將所制得的堿式碳酸鋅納米帶與銀納米粒子膜連同濾紙一起置于環(huán)境條件下自然干燥，剝離濾紙，即可獲得堿 式碳酸鋅/Ag納米自支持膜； (7)將干燥的堿式碳酸鋅/Ag納米自支持膜置于烘箱中400°C煅燒5小時(shí)，即可獲得多孔的ZnO/Ag納米自支持膜。
8.按照權(quán)利要求7所述的多孔ZnO/Ag納米自支持膜的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)將ZnO/Ag納米自支持膜分散到50mL的有機(jī)染料溶液中，置于由500 W汞燈產(chǎn)生的紫外輻照下，容器距離光源10厘米； (2)在開始催化后每隔10分鐘吸取3mL的催化溶液離心分離，取上層清液利用肉眼觀察和紫外-可見分光光譜測試分析催化效果；具有良好的催化活性。
9.多孔ZnO或ZnO/Ag納米自支持膜光催化降解有機(jī)染料的方法，其特征在于步驟如下:在室溫下，將所制備的ZnO或ZnO/Ag納米自支持膜分散到50 mL濃度為20 mg L—1的有機(jī)染料羅丹明B溶液中，置于紫外燈下輻照；通過攪拌促進(jìn)染料分子與催化劑的接觸，并在開始催化后每隔一定時(shí)間間隔吸取3 mL左右的催化溶液離心分離觀察催化效果；具有良好的催化活性。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米材料制備和性能研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備ZnO和ZnO/Ag納米自支持膜及用于有機(jī)染料光催化降解處理的方法。其步驟如下首先在含有乙酸鋅和六亞甲基四胺的水溶液中制備堿式碳酸鋅納米帶前軀體，然后將所制備的前軀體通過真空抽濾除去反應(yīng)母液并在濾紙表面形成一層均勻的膜，干燥后即可將濾紙和前軀體膜剝離，從而得到堿式碳酸鋅納米帶前軀體自支持膜。煅燒自支持膜，得到了多孔的ZnO納米自支持膜。在前軀體制備過程中加入適量硝酸銀，在納米帶表面原位生成了Ag納米粒子并最終形成ZnO/Ag納米復(fù)合自支持膜。本方法低耗、環(huán)保、易于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大化，具有工業(yè)化批量生產(chǎn)的前景。
文檔編號B82Y30/00GK103204538SQ201310148498
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者董麗紅, 戰(zhàn)佩英 申請人:通化師范學(xué)院