[发明专利]一种具有核壳纳米结构的高效光催化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种具有核壳纳米结构的高效光催化剂的制备方法，步骤如下：1）在清洁的衬底上制备ZnO籽晶层；2）将步骤1）的具有籽晶层的衬底置于管式炉内，以ZnO粉末及C粉的混合粉末为反应源，加热使反应源温度为900~1000℃，衬底温度为600~650℃，生长，得到ZnO纳米线阵列；3）采用原子层沉积的方法以四双(乙基甲基氨)铪为铪源，以去离子水为氧源，在步骤2）制得的ZnO纳米线阵列外包覆一层HfO₂。本发明的光催化剂采用HfO₂作为壳层可以显著提高表面光催化底物的密度，同时消除大量的ZnO表面缺陷态，化学性质稳定且易于回收。本发明的方法简单，易于操作，可应用于大面积光催化剂的制备中。

主权项

一种具有核壳纳米结构的高效光催化剂的制备方法，其特征在于步骤如下：1）采用磁控溅射法、脉冲激光沉积法或喷雾热解法在清洁的衬底表面生长一层ZnO籽晶层；2）将ZnO粉末与C粉按质量比2:1混合均匀作为反应源放入一端封口的石英管底部，将步骤1）的具有ZnO籽晶层的衬底放入石英管内，将石英管水平置于水平管式炉的炉管内，抽真空至真空度高于1Pa，通入O₂与Ar，O₂:Ar的流量比为1:99，控制压强为300Pa，并加热保持反应源温度为900~1000℃，衬底温度为600~650℃，进行生长，得到ZnO纳米线阵列；3）将步骤2）制得的ZnO纳米线阵列放入原子层沉积反应室中，调节衬底温度为150~200℃，以四双(乙基甲基氨)铪为铪源，去离子水为氧源，铪源的脉冲时间和清洗时间分别为30ms和20000 ms，氧源脉冲时间与清洗时间分别为11 ms和 20000 ms，循环生长，在ZnO纳米线阵列外包覆厚度为5nm以下的壳层HfO₂，得到具有核壳纳米结构的光催化剂。