[发明专利]锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜的制备方法及用途，用于有机污染物降解技术领域。

背景技术

氧化锌特别是铅锌矿氧化锌纳米材料是一种新型的宽带隙半导体材料，室温下禁带宽3.37eV,激子束缚能60meV。纳米氧化锌一维结构具有独特的特性，在太阳能电池、紫外激光器、发光二极管及有机物光催化降解方面应用广泛。氧化锌用于降解催化剂都是利用其作为光催化剂的功能，催化反应要在一定的光照情况下进行，且氧化锌的成膜主要有磁控溅射法、溶胶-凝胶法、激光烧蚀法等方法，是在一定的基板上成膜，由于基板的存在会限制其在催化降解中的应用，也不利于回收再利用。

中国专利局公布了一种氧化锌膜的成膜方法（申请号：200610080698.8），本发明提供了使用CVD法在各种基板表面形成氧化锌膜的成膜方法，将二甲基锌或二乙基锌溶解到有机溶剂中形成气化气体和含氧化剂气体的其他交替供应给CVD装置，在包括硅基板、蓝宝石基板等上形成氧化锌膜。是一种固定的非柔性膜，设备复杂，工序繁琐，且不具有催化降解有机物的功能。

中国专利局公布了一种制备p型氧化锌薄膜的方法（申请号：03129300.X），是使用磁控溅射方法在基板上生成氧化锌薄膜，但这些薄膜都是在基片上生长，并非柔性膜。

发明内容

本发明提供一种具有催化降解效果的锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜的制备方法及用途，利用低功率的研磨过程和低温度的水解过程制备的氧化锌纳米棒与碳纳米管复合制备成柔性膜，克服现有技术存在的仅能制备非柔性膜，且设备复杂，工序繁琐，制得的非柔性膜不能催化降解有机污染物等弊端。本方法不仅制备工艺简单，易于回收再利用，而且制得的柔性膜在没有光照的情况下，具有催化降解有机污染物等优点。

本发明技术方案是这样实现的：

本发明采用的研磨设备为滚压振动磨，已经获得国家专利，专利号ZL 99112092.2，设备能耗低、不带来其他杂质的污染。

一种锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜的制备方法，首先将锌粉颗粒经过低功率的研磨过程和低温度的水解过程制备出锌、氧化锌纳米棒复合体，然后将锌、氧化锌纳米棒复合体通过超声分散复合于碳纳米管网络结构中，经沉淀、剥离、干燥制成柔性膜，其特征在于：具体步骤如下：

A)将化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管置于无水乙醇或异丙醇溶液中，强力超声分散至碳纳米管充分分散并悬浮于溶液中为止；

B）将3～5μm的原料锌粉置于振动磨中，在振动外力的作用下，颗粒细化成针片状10-20nm宽，70-80nm长的纳米颗粒；将制得的纳米颗粒与水蒸汽反应生成锌纳米颗粒与直径10～50nm，长度1～5μm的氧化锌纳米棒复合体，将锌、氧化锌纳米棒复合体置于步骤A)制得的碳纳米管混合液中混合均匀，超声分散，其中：锌、氧化锌纳米棒复合体与碳纳米管的质量比为：7-87：10；

C）将步骤B）制备的混合液倒入抽滤装置，沉降于滤纸上，完全干燥后从滤纸上剥离出柔性膜；

D）将柔性膜置于真空干燥箱中充分干燥，除去残留溶液，得到锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜。

A)中所述多壁碳纳米管直径在5-15nm，长度在100-400μm左右。

A)中所述的碳纳米管的强力超声分散时间为20min，分散后的碳纳米管如棉絮状悬浮于溶液中。

B)中所述的锌、氧化锌纳米棒复合体与碳纳米管混合液超声分散时间为15min。

所述D)中制得的锌、氧化锌与碳纳米管复合柔性膜其厚度为5-40μm。

一种锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜的用途：将制得的锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜用细不锈钢铁丝固定悬于有机污染物中，在无需特殊光照的情况下将污染物降解。

本发明与其它成膜方法相比，具有制备过程简单，设备成本低，易实现产业化生产等优点，尤其是本方法制备的柔性膜对有机污染物具有很好的催化降解效果，尤其是在无光照情况下就可以进行催化降解，柔性膜还可以循环利用，方便回收，具有很好的工业应用前景。

附图说明

图1为本发明制备的锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管复合柔性膜的扫描电镜图；

图2为锌、氧化锌纳米棒与碳纳米管不同比例制备的柔性膜的降解效果图。

具体实施方式

以下结合实施例进一步阐述本发明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。