[发明专利]一种石墨烯微米花/纳米氧化锌光催化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯微米花/纳米氧化锌光催化材料及其制备方法，包括如下步骤：先将碳纳米管与氧化石墨烯溶液混合，超声分散，获得碳纳米管/氧化石墨烯悬浮液；再向获得的碳纳米管/氧化石墨烯悬浮液中加入二水合乙酸锌溶液，超声分散，获得混合溶液；对获得的混合溶液进行喷雾干燥处理，获得粉末产物；将粉末产物置于惰性气氛下，分段煅烧，冷却，获得石墨烯微米花/纳米氧化锌光催化材料。本发明的光催化材料具有可见光下强吸附、高活性的特点；同时，相比溶液法制备纳米催化剂中所面临的工艺繁琐、效率低下等问题，喷雾干燥技术制备光催化材料，简单、高效、无污染。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯微米花/纳米氧化锌光催化材料及其制备方法，尤其涉及一种石墨烯微米花/纳米氧化锌可见光光催化材料及其制备方法，属于光催化材料领域。

背景技术

氧化锌作为一种典型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，室温下具有直接的宽带间隙（3.37eV）和高效的催化活性、良好的化学稳定性、卓越的氧化能力、形貌多样化、无毒、价格低廉等优点受到人们的广泛关注。

氧化锌导带电位（-0.5V vs. NHE）比氧的氧化还原电位（-0.33 vs. NHE）要负，因此超氧化物歧化电子可以产生负离子自由基；价带电位（2.7V vs. NHE）比水的氧化还原电位（2.53V vs. NHE）高，使水分子可被空穴氧化形成羟基自由基。而这些反应自由基的参与，将有效地提高对有机污染物的光催化反应。研究表明，氧化锌光催化材料被广泛地应用在大量的有机污染物的降解中，这些有机物包括水，空气和土壤中的苯、二甲苯、苯酚、甲醛等有机污染物，因此在环境保护等领域中具有很大的商业价值和应用前景。然而，氧化锌带隙比较宽，仅能够吸收太阳光谱中的紫外光部分，而紫外光仅占太阳光谱的3%，太阳能利用率低。而且，氧化锌的光生电子-空穴复合几率仍然很高，量子效率最高仅为20%左右，光催化活性较低。另外，目前制备氧化锌的方法大部分反应条件苛刻，工艺比较复杂，不利于大规模生产，从而极大地限制了氧化锌的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种在太阳光下具有强吸附和高催化活性的石墨烯微米花/纳米氧化锌光催化材料及其制备方法

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种石墨烯微米花/纳米氧化锌光催化材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将碳纳米管与氧化石墨烯溶液混合，超声分散，获得碳纳米管/氧化石墨烯悬浮液；

其中，碳纳米管与氧化石墨烯的质量比为1-3:1-3；

S2、向S1中获得的碳纳米管/氧化石墨烯悬浮液中加入二水合乙酸锌溶液，在20-40℃条件下超声分散，获得混合溶液；

其中，所述混合溶液中，二水合乙酸锌、碳纳米管、氧化石墨烯的质量之比为60-100:1-3:1-3；

S3、对S2中获得的混合溶液进行喷雾干燥处理，获得粉末产物；

S4、将S3中获得的粉末产物置于惰性气氛下，于200-300℃煅烧1-2h后，升温至700-800℃，保温1-2h，冷却，获得石墨烯微米花/纳米氧化锌光催化材料。

S1中，超声分散时间为15-45min，优选为20-40min。

S2中，超声分散时间为15-30min，优选为20-25min。

S2中，所述二水合乙酸锌溶液中二水合乙酸锌的浓度为15-25g·L^-1，优选为18-23g·L^-1。

S3中，通过喷雾干燥设备对混合溶液进行喷雾干燥处理，期间，保持喷雾干燥设备进风口的温度为180-220℃，优选为190-210℃，保持喷雾干燥设备出风口的温度为90-130℃，优选为100-120℃。