[发明专利]一种原位制备银纳米粒子负载ZnO纳米泡沫的方法

说明书

一种原位制备银纳米粒子负载ZnO纳米泡沫的方法，涉及光催化材料领域，尤其涉及一种银纳米粒子负载ZnO纳米泡沫的制备方法。是要解决现有银纳米粒子负载ZnO的方法需要二次沉积步骤较繁琐，且银纳米粒子负载量及催化活性较差的问题。方法：一、制备醋酸锌‑乙醇溶液，即为种子液；二、将种子液均匀的涂敷在清洗后的FTO玻璃上，烘干，烧结，得到备有ZnO种子层的FTO玻璃；三、将备有ZnO种子层的FTO玻璃置于反应液中反应，冲洗，干燥；四、将干燥后样品烧结，即完成。制备方法操作简单，成本低，便于光催化材料的回收再利用，同时具有优良的催化降解性能。本发明用于制备银纳米粒子负载ZnO纳米泡沫材料。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，尤其涉及一种银纳米粒子负载ZnO纳米泡沫的制备方法。

背景技术

随着人口的增长和工业化的发展，有机污染物对环境的污染已成为世界性的难题。利用可持续能源——太阳能来降解有机污染物被认为是缓解环境压力的有效方法。在阳光的照射下，光催化剂可以将有机污染物降解为H₂O和CO₂，而不会产生额外的污染物。

氧化锌是一种重要的II-VI型半导体材料，由于其在光催化中的应用而受到广泛的关注，与其他金属氧化物半导体相比ZnO光敏性高，制作成本低，低毒，并具有良好的电子迁移能力，因此被广泛用作光催化剂来降解水中的污染物。目前ZnO的光催化活性受到两方面限制：(1)ZnO为宽带隙半导体，这使得其只在紫外光区有吸收，不利于太阳光的高效利用；(2)由于光生电子空穴对的快速重组导致ZnO的量子效率很低，这大大限制了ZnO的光催化活性。因此，通过对ZnO光催化剂的不断改进是研究者们一直努力的方向，通过金属或非金属掺杂、贵金属负载等手段，致力于在制备可见光下的ZnO基光催化剂。其中，贵金属修饰氧化锌的表面结构，是加速载流子分离、提高催化活性的最有效途径。

银纳米粒子是一种易获得的贵金属纳米材料，由于其在可见光区具有特殊的局域表面等离子体共振(LSPR)特性，被证明在收集化学反应所需的光子能量方面很有前景。目前现有的Ag负载技术里，二次光沉积法较为普遍。但这种方法需要二次沉积，步骤较繁琐；而且这种方法只能将Ag纳米粒子负载于材料表面，但不能进入光催化剂内部，这就限制了负载量及催化活性的提高。

发明内容

本发明是要解决现有银纳米粒子负载ZnO的方法需要二次沉积步骤较繁琐，且银纳米粒子负载量及催化活性较差的问题，提供一种原位制备银纳米粒子负载ZnO纳米泡沫的方法。

本发明原位制备银纳米粒子负载ZnO纳米泡沫的方法，包括以下步骤：

一、制备种子液：

制备浓度为0.1～0.2mol/L的醋酸锌-乙醇溶液，即为种子液；

二、在FTO导电基底上制备ZnO种子层：

将步骤一得到的种子液均匀的涂敷在清洗后的FTO玻璃上，于80～85℃烘干，然后于空气气氛下用马弗炉在400～450℃下烧结30～40分钟，得到备有ZnO种子层的FTO玻璃；

三、Zn(OH)F纳米泡沫结构负载Ag纳米粒子的制备：

将备有ZnO种子层的FTO玻璃置于91～93℃的反应液中，反应4～6小时，之后将备有ZnO种子层的FTO玻璃取出，用去离子水反复冲洗，自然干燥，得到干燥后样品；

四、煅烧：

将干燥后样品用管式炉以1～10℃/min的升温速率在400℃～450℃下烧结30～60min，即完成。

进一步的，步骤一中制备种子液的具体方法为：用回流法在80～85℃下搅拌3～4h，制备浓度为0.1～0.2mol/L的醋酸锌-乙醇溶液。