一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110102333A(43)申请公布日2019.08.09(21)申请号201910531668.1(22)申请日2019.06.19(71)申请人牡丹江师范学院地址157012黑龙江省牡丹江市爱民区兴中路文化街19号(72)发明人邵艳秋于平王丽杰(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人侯静(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)C02F1/30(2006.01)C02F101/38(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法(57)摘要一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，涉及一种ZnO纳米结构阵列的制备方法。是要解决现有的ZnO催化材料难以回收再利用的问题。方法：一、制备种子层溶液；二、在FTO导电基底上制备ZnO种子层；三、C、N共掺杂Zn(OH)F纳米结构阵列的制备；四、煅烧，样品用管式炉烧结，即完成。本发明的C、N共掺杂的ZnO纳米结构阵列通过简单的一步法在玻璃基底上生长，光催化过程中，稳定高效的光催化剂固定在玻璃基片上参与完成催化反应，不会溶解在水体中，不会对水体造成二次污染，便于光催化材料的回收再利用。本发明用于催化材料领域。CN110102333ACN110102333A权利要求书1/1页1.一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：一、制备种子层溶液：将醋酸锌与无水乙醇混合，用回流法在80～85℃下搅拌3～5h，制备浓度为0.05-0.2mol/L的醋酸锌-乙醇种子液；二、在FTO导电基底上制备ZnO种子层：将醋酸锌-乙醇种子液用拉膜机分3～5次均匀的涂敷在清洗后的FTO玻璃上，于80～85℃的温度下烘干，空气气氛下用马弗炉在450～500℃下烧30～60分钟，得到备有ZnO种子层的FTO玻璃；三、C、N共掺杂Zn(OH)F纳米结构阵列的制备：将备有ZnO种子层的FTO玻璃置于92～95℃的反应液中，反应3-6小时，样品取出后用去离子水反复冲洗，自然干燥；四、煅烧：样品用管式炉烧结，即完成。2.根据权利要求1所述的一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于步骤二中拉膜机的速度为200～300mm/min。3.根据权利要求1或2所述的一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于步骤三中所述反应液由5mmol～0.05mol的醋酸锌、5mmol～0.05mol的HMT、4.75mmol～0.0475mol的氟化铵、1mmol～5mmol的柠檬酸钠和0.5mmol～2mol的氮源组成。4.根据权利要求3所述的一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于所述氮源为尿素或硫脲。5.根据权利要求4所述的一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于步骤四中烧结的温度为500℃-550℃。6.根据权利要求5所述的一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于步骤四中烧结的时间为1～2h。7.根据权利要求6所述的一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于步骤四中烧结时的升温速率为1-10℃/min。8.根据权利要求7所述的一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法，其特征在于步骤四中烧结时通入的气体为O2、N2或空气。2CN110102333A说明书1/4页一种C、N共掺杂ZnO纳米结构阵列的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种ZnO纳米结构阵列的制备方法。背景技术[0002]随着工业的发展，水污染是当今社会的严峻问题。制备可高效降解废水中有毒物质的光催化材料已成为当今研究热点。ZnO是一种环境友好、价格低廉的宽带隙(3.3eV)n型半导体，在室温下激发结合能为60meV，与其他金属氧化物相比其光敏性高，环境稳定，并具有良好的电子迁移能力，因此被广泛用作紫外光催化剂来降解水中的污染物。然而尽管它有很多优点，但也有一定的局限性，即宽带隙只在紫外光区有吸收，不利于太阳光的高效利用。为解决这一问题人们采用了各种策略来提高其催化活性，其中通过非金属元素掺杂对ZnO改性是一种非常有效的方法，掺杂非金属元素可以在ZnO带隙内形成稳定的能级，改变其光学和电子性质，从而提高其光催化效率，因此设计和控制合成掺杂型ZnO具有重要意义。[0003]现今，掺杂型ZnO的模型一般限于粒子粉末状，虽然粉末状的催化剂能够与有机污染物充分接触，在一定程度上利于降解反应的发生，但反应结束后催化剂的收集和分离要耗费大量的时间与资源，不利于催化材料的回收再利用。发明内容[0004]本发明是要解决现有的ZnO催化材料难以回收再利用的问题，提供一种C、N共