專利名稱：一種多孔納米ZnO的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔納米SiO的制備方法，屬于光催化材料領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，能源消費(fèi)的急劇增加，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。在環(huán)境污染中，化學(xué)污染占各類污染的80% 90%，產(chǎn)生污染的主要原因是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)排出的廢氣、廢水和廢渣。據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前我國是全球二氧化硫第一大排放國和二氧化碳第二大排放國。工業(yè)廢水排放量也大幅增加，使得30%的重點城市飲用水源地水質(zhì)達(dá)不到III類標(biāo)準(zhǔn)，流經(jīng)城市90%的河段受到不同程度的污染，湖泊、水庫富營養(yǎng)化程度加重。工業(yè)固體廢物的排放狀況也不容樂觀。目前，我國工業(yè)固體廢物的堆放存量已經(jīng)達(dá)到73億噸，占用和毀壞土地200萬畝，對水土造成嚴(yán)重污染。
人類能源消費(fèi)的劇增、化石燃料的匱乏至枯竭以及生態(tài)環(huán)境的日趨惡化，迫使人們不得不思考人類社會的能源問題。國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，依仗能源的可持續(xù)供給，這就必須研究開發(fā)新能源和可再生能源。太陽能是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、全球各國均能夠自由和平利用的能源，也是各種可再生能源如生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、水能等其它能源之本。據(jù)估計，太陽能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬千瓦，如果把地球表面0. 的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)換效率5%，每年發(fā)電量可達(dá)5. 6 X IO12千瓦小時，相當(dāng)于目前世界年耗能源的40倍。隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)日益加深，可再生新能源的開發(fā)備受關(guān)注， 各國政府都十分重視可再生能源的開發(fā)，是各國大力投入的熱門研究領(lǐng)域。
隨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的日益加劇，能源危機(jī)已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展巨大障礙，而環(huán)境污染嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，只有加大清潔能源的開發(fā)力度，不斷提高清潔能源比例，使用清潔工藝治理環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，才是人類社會可持續(xù)發(fā)展的必由之路。太陽能是諸多可再生能源中最受關(guān)注的新能源之一，目前，太陽能的利用方式主要有光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)能轉(zhuǎn)換(光催化分解水制氫)、光催化降解有機(jī)污染物等方式。光化學(xué)能轉(zhuǎn)換(光催化分解水制氫)、光催化降解有機(jī)污染物的關(guān)鍵材料是光催化材料(即光催化劑)。
光催化技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料在光照下表面受激活化的特性，利用光能有效地分解水制氫、氧化降解有機(jī)污染物物、還原重金屬離子、殺滅細(xì)菌和消除異味。由于光催化技術(shù)可利用太陽能在室溫下發(fā)生反應(yīng)，比較經(jīng)濟(jì)，且光催化劑大多自身無毒、無害、可反復(fù)使用、可將有機(jī)污染物完全礦化成無機(jī)離子、無二次污染等優(yōu)點，具有傳統(tǒng)的高溫、常規(guī)催化技術(shù)及吸附技術(shù)無法比擬的誘人魅力，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的技術(shù)。光催化劑是一類應(yīng)用光催化技術(shù)開發(fā)利用太陽能必備的半導(dǎo)體材料。目前，已被科學(xué)家們研究的半導(dǎo)體光催化劑種類繁多，如 TiO2、RuO2、aiO、Fe203> CdS, SrTiO3> Cu0/SrTi03> Ni0/SrTi03 和 Sr3Ti2O7 等，在眾多半導(dǎo)體光催化劑中，ZnO也是備受關(guān)注光催化劑之一。
ZnO作為一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，具有很高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性能和紫外吸收性能。納米ZnO具有表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等效應(yīng)，在很多領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。納米aio有獨(dú)特的壓電現(xiàn)象、吸收雷達(dá)電磁波性能、光催化性能及吸收紫外線的能力，可應(yīng)廣泛用于壓電、光電、傳感器、隱形材料、光催化等領(lǐng)域。
由于S1O的帶隙高達(dá)3. ^V，只能吸收紫外光進(jìn)行光催化分解水制氫和光催化降解有機(jī)污染物，不能直接利用太陽能中的可見光。到達(dá)地面的太陽輻射能中紫外光能僅占 5%左右，可見光能卻高達(dá)50%左右，因此，用太陽光作光源輻射ZnO直接進(jìn)行光催化分解水制氫和光催化降解污染物的效率極低，不可能達(dá)到實際應(yīng)用的目的，這使得改性ZnO成為一個全球范圍內(nèi)十分活躍的研究熱點。目前，提高ZnO光催化效率的方法主要有ZnO納米化和多孔化、貴金屬負(fù)載、金屬離子摻雜、非金屬摻雜、染料和窄帶隙半導(dǎo)體敏化、與其它半導(dǎo)體復(fù)合等方法，其中，納米化和多孔化是提高ZnO光催化效率的有效方法之一。
目前有很多種方法制備多孔納米材料，例如模板法、相分離法、腐蝕法、熱分解法等。自1987年P(guān)ermer等人提出了納米材料的模板合成方法以來，模板法因具有工藝簡單、 操作方便、能耗低等優(yōu)點，受到了廣泛的關(guān)注。利用模板法，通過改變模板的直徑和其它工藝參數(shù)可以獲得形狀和大小可控的納米材料。目前已經(jīng)用于納米晶、納米薄膜、半導(dǎo)體、納米管和納米線等材料的制備，在納米材料制備領(lǐng)域具有重要的地位，成為制備高性能材料的重要手段。
采用模板法制備多孔納米aio時，傳統(tǒng)的模板主要有微乳液模板、乳液模板、離子型表面活性劑模板、非離子型表面活性劑模板、嵌段共聚物模板、組合物模板(如聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇)和單分散聚合物顆粒模板等。通過溶膠凝膠反應(yīng)，使ZnO溶膠以次價鍵與傳統(tǒng)的模板作用形成骨架結(jié)構(gòu)，然后采取溶劑萃取法或高溫焙燒法除去模板，從而得到與模板尺寸相當(dāng)?shù)目籽?。但是，使用上述傳統(tǒng)的模板制備多孔納米ZnO時，無論是采用焙燒法還是萃取法除去模板都存在嚴(yán)重缺陷。焙燒法除去模板時，由于要除盡模板的溫度高，會造成孔道的坍塌，使制成的多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑表面缺陷太多，成為電子-空穴的復(fù)合中心，降低光催化效率。萃取法則難以徹底除盡模板，使得多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的純度降低，導(dǎo)致光催化性能下降。因此，如何制備孔道無坍塌、表面無缺陷、 模板無殘留和高比表面積的多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑是一個重要課題。
由于升華物易升華而容易除去，因此，本發(fā)明通過采用可升華的化合物為模板制備SiO溶膠，再加熱使模板升華，除去模板即可制得多孔納米aiO。與傳統(tǒng)的模板法相比， 本發(fā)明采用升華物為模板可制備結(jié)構(gòu)可控、孔道無坍塌、表面無缺陷、模板無殘留和比表面積大的多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑。目前，關(guān)于以可升華的化合物為模板制備多孔納米 ZnO半導(dǎo)體光催化劑的方法尚未見文獻(xiàn)報道，為多孔納米SiO的制備開辟了一條新途徑，具有重要的實際意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的一種多孔納米SiO的制備方法，提供一種以鋅鹽、堿和去離子水為原料，首先制得氫氧化鋅凝膠，再加入可升華的化合物為模板、胺類螯合劑和去離子水，經(jīng)超聲處理使氫氧化鋅凝膠溶解制得溶液，再經(jīng)減壓蒸餾脫除溶劑和揮發(fā)性組分、干燥、焙燒和研磨等工序制備多孔納米SiO的方法。
本發(fā)明所述的一種多孔納米SiO的制備方法，所制得的多孔納米&10，可通過染料敏化、窄帶隙半導(dǎo)體敏化、與其它半導(dǎo)體復(fù)合等方法，進(jìn)一步制得可見光敏感的光催化劑， 在可見光和太陽光為光源的條件下，可用于光催化降解有機(jī)污染物和光催化分解水制氫， 也可廣泛應(yīng)用于橡膠輪胎、橡膠制品(如合成橡膠、天然橡膠、乳膠、白色乳膠、氯丁橡膠、 制鞋業(yè)、橡膠及食品用橡膠制品、氣密封膠、密封墊等制品)、玻璃、涂料、電纜補(bǔ)強(qiáng)劑、石油產(chǎn)品添加劑、油漆增光劑、塑料光穩(wěn)定劑、磁性材料、化纖紡織品、金屬表面磷化處理和陶瓷等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明所述的一種多孔納米SiO的制備方法，采用如下技術(shù)方案
按照鋅鹽、堿、可升華的化合物模板、胺類螯合劑和去離子水的質(zhì)量百分比為(0. 001 % 85 % ) (0. 00001 % 80 % ) (0. 001 % 65 % ) (0. 001 % 80% ) (0.001% 95% )的比例，取去離子水總量的一半，加入鋅鹽攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中加入堿攪拌反應(yīng)0. Ih 20h，再用頻率為20KHZ IMHz、功率為30W 15KW的超聲波分散0. Ih 20h，離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng) 1 10倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水總量的另一半中，再加入可升華的化合物模板和胺類螯合劑，攪拌反應(yīng)0. Ih 20h，用頻率為20KHZ IMHz、功率為30W 15KW的超聲波分散0. Ih 20h，再減壓蒸餾除去胺類螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，80°C 120°C烘干，再分別在150°C 250°C下焙燒0. Ih 20h，250°C 350°C下焙燒 0. Ih 20h，350°C 450°C下焙燒 0. Ih 20h，450°C下焙燒 0. Ih 20h，自然冷卻后研磨得到多孔納米ZnO固體粉末。
本發(fā)明所述的一種多孔納米aio的制備方法，其顯著的特點是采用傳統(tǒng)的微乳液模板、乳液模板、離子型表面活性劑模板、非離子型表面活性劑模板、嵌段共聚物模板、組合物模板(如聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇)和單分散聚合物顆粒模板等模板，通過溶膠凝膠反應(yīng)使ZnO溶膠以次價鍵與模板作用形成骨架結(jié)構(gòu)，然后采取溶劑萃取法或高溫焙燒法除去模板時，都存在嚴(yán)重缺陷，如造成孔道坍塌、表面缺陷、比表面積低和模板殘留等問題，降低光催化效率，與傳統(tǒng)的模板相比，升華物為模板時，升華物易升華而容易除盡，因此，通過采用可升華的化合物為模板制備ZnO溶膠，再加熱焙燒使模板升華，除去模板即可制得結(jié)構(gòu)可控、孔道無坍塌、表面無缺陷、模板無殘留和比表面積大的多孔納米&10，有利于提高光催化效率。
本發(fā)明所述的一種多孔納米aio的制備方法，反應(yīng)所用的鋅鹽是無水硫酸鋅、無水硝酸鋅、無水氯化鋅、無水溴化鋅、無水甲酸鋅、無水乙酸鋅、無水酒石酸鋅、無水檸檬酸鋅、結(jié)晶硫酸鋅、結(jié)晶硝酸鋅、結(jié)晶氯化鋅、結(jié)晶溴化鋅、結(jié)晶甲酸鋅、結(jié)晶乙酸鋅、結(jié)晶酒石酸鋅和結(jié)晶檸檬酸鋅中的任一種或多種。
本發(fā)明所述的一種多孔納米aio的制備方法，反應(yīng)所用的堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰中的任一種或多種。
本發(fā)明所述的一種多孔納米aio的制備方法，反應(yīng)所用的可升華的化合物模板是三聚氰胺、苯甲酸、草酸、順丁烯二酸酐、順丁烯二酸、六亞甲基四胺、2-羥基苯甲酸、2-氨基苯甲酸、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、三聚甲醛和三乙胺鹽酸鹽中的任一種或多種。
本發(fā)明所述的一種多孔納米aio的制備方法，反應(yīng)所用的胺類螯合劑是液氨、氨水、三甲胺、二甲胺、一甲胺、三乙胺、二乙胺、一乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的任一種或多種。
本發(fā)明所述的一種多孔納米ZnO的制備方法，多孔納米ZnO的制備過程中所用的超聲波分散器的頻率為20KHZ IMHz、功率為30W 15KW。
具體實施方式
下面是本發(fā)明所述的一種多孔納米ZnO的制備方法的非限定性實例。這些實例的給出僅僅是為了說明的目的，并不能理解為對本發(fā)明的限定。因為在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上，可以對本發(fā)明進(jìn)行許多變換。在這些實施例中，除非特別說明，所有的百分比都是指質(zhì)量百分比。
實施例1
多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的制備
無水硫酸鋅10.0%
結(jié)晶乙酸鋅1.0%
氫氧化鈉5.5%
三聚氰胺0.3%
三聚甲醛0.5%
氨水13.2%
二甲胺3.0%
乙二胺2.0%
去離子水64.5%
多孔納米SiO半導(dǎo)體光催化劑的制備按照上述質(zhì)量百分比，取去離子水總量的一半，加入無水硫酸鋅和結(jié)晶乙酸鋅，攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中加入氫氧化鈉，攪拌反應(yīng)5h，再用頻率為30KHZ、功率為IKW的超聲波分散0. 5h，離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng)3倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水總量的另一半中，再加入三聚氰胺、三聚甲醛、氨水、二甲胺和乙二胺，攪拌反應(yīng)證，用頻率為30KHZ、功率為IKW 的超聲波分散lh，再減壓蒸餾除去胺類螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，100°c烘干，再分別在200°C下焙燒ai，300°C下焙燒ai，400°C下焙燒2h， 450°C下焙燒4h，自然冷卻后研磨得到多孔納米ZnO固體粉末。
實施例2
多孔納米aio半導(dǎo)體光催化劑的制備
無水硝酸鋅7. 5%
無水酒石酸鋅5. 0%
氫氧化鉀6. 7%
三聚甲醛0. 6%
順丁烯二酸0. 2%
苯甲酸0. 1%
氨水13. 0%
二乙胺2. 0%
乙二胺2.0%
去離子水62.9%
多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的制備按照上述質(zhì)量百分比，取去離子水總量的一半，加入無水硝酸鋅和無水酒石酸鋅，攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中加入氫氧化鉀，攪拌反應(yīng)3h，再用頻率為^KHz、功率為0. 8KW的超聲波分散lh，離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng)2倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水總量的另一半中，再加入三聚甲醛、順丁烯二酸、苯甲酸、氨水、二乙胺和乙二胺，攪拌反應(yīng)3h，用頻率為28KHZ、 功率為0. 8KW的超聲波分散lh，再減壓蒸餾除去胺類螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，90°C烘干，再分別在180°C下焙燒:3h，280°C下焙燒2h， 380°C下焙燒:3h，450°C下焙燒5h，自然冷卻后研磨得到多孔納米SiO固體粉末。
實施例3
多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的制備
無水氯化鋅8.2%
氫氧化鋰2.8%
六亞甲基四胺0.5%
三聚甲醛0.4%
順丁烯二酸酐0.1%
氨水12.0%
一乙胺8.0%
去離子水68%
多孔納米SiO半導(dǎo)體光催化劑的制備按照上述質(zhì)量百分比，取去離子水總量的一半，加入無水氯化鋅，攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中加入氫氧化鋰，攪拌反應(yīng)2h，再用頻率為40KHZ、功率為1. 5KW的超聲波分散0. 5h，離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng)5倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水總量的另一半中，再加入六亞甲基四胺、三聚甲醛、順丁烯二酸酐、氨水和一乙胺，攪拌反應(yīng)4h，用頻率為40KHZ、功率為 1. 5KW的超聲波分散2h，再減壓蒸餾除去胺類螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，110°C烘干，再分別在220°C下焙燒ai，320°C下焙燒池，4001下焙燒;3h，450°C下焙燒4h，自然冷卻后研磨得到多孔納米SiO固體粉末。
實施例4
多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的制備
結(jié)晶乙酸鋅8.8%
結(jié)晶氯化鋅3.2%
氫氧化鈉2.4%
氫氧化鉀3.4%
三聚氰胺0.3%
草酸0.1%
2-羥基苯甲酸01%
氨水
乙二胺
一甲胺
去離子水11. 0% 3. 0% 5. 0% 62. 7%
多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的制備按照上述質(zhì)量百分比，取去離子水總量的一半，加入結(jié)晶乙酸鋅和結(jié)晶氯化鋅，攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中加入氫氧化鈉和氫氧化鉀，攪拌反應(yīng)4h，再用頻率為35KHZ、功率為0. 7KW的超聲波分散2h，離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng)4倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水總量的另一半中，再加入三聚氰胺、草酸、2-羥基苯甲酸、氨水、乙二胺和一甲胺，攪拌反應(yīng)2. 5h， 用頻率為35KHZ、功率為0. 7KW的超聲波分散1. 5h，再減壓蒸餾除去胺類螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，100°C烘干，再分別在190°C下焙燒3h， 290°C下焙燒:3h，390°C下焙燒:3h，450°C下焙燒6h，自然冷卻后研磨得到多孔納米SiO固體粉末。
實施例5
多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的制備
結(jié)晶硝酸鋅8.9%
無水乙酸鋅5.7%
氫氧化鉀2.2%
氫氧化鋰2.0%
六亞甲基四胺0.3%
2-氨基苯甲酸0.3%
三乙胺鹽酸鹽0.3%
氨水14.0%
一甲胺2.0%
去離子水64.3%
多孔納米SiO半導(dǎo)體光催化劑的制備按照上述質(zhì)量百分比，取去離子水總量的一半，加入結(jié)晶硝酸鋅和無水乙酸鋅，攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中加入氫氧化鉀和氫氧化鋰，攪拌反應(yīng)3. 5h，再用頻率為^KHz、功率為2KW的超聲波分散0. 5h， 離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng)3倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水總量的另一半中，再加入六亞甲基四胺、2-氨基苯甲酸、三乙胺鹽酸鹽、氨水和一甲胺，攪拌反應(yīng)3. 5h，用頻率為^KHz、功率為2KW的超聲波分散0. 5h，再減壓蒸餾除去胺類螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，105°C烘干，再分別在230°C下焙燒 2. ^i，330°C下焙燒3. ^i，410°C下焙燒2. ^i，450°C下焙燒5h，自然冷卻后研磨得到多孔納米SiO固體粉末。
實施例6
多孔納米ZnO半導(dǎo)體光催化劑的制備
結(jié)晶溴化鋅13.0%
結(jié)晶檸檬酸鋅6.1%氫氧化鈉2.0%氫氧化鋰1.7%三乙胺鹽酸鹽0.2%三聚甲醛0.5%六亞甲基四胺0.5%氨水13.0%三乙胺2.0%ニ乙烯三胺1.0%去離子水60.0%多孔納米SiO半導(dǎo)體光催化劑的制備按照上述質(zhì)量百分比，取去離子水總量的 一半，加入結(jié)晶溴化鋅和結(jié)晶檸檬酸鋅，攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中 加入氫氧化鈉和氫氧化鋰，攪拌反應(yīng)2. 5h，再用頻率為30KHZ、功率為0. 6KW的超聲波分散 3h，離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng)3. 5倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分 離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水 總量的另一半中，再加入三乙胺鹽酸鹽、三聚甲醛、六亞甲基四胺、氨水、三乙胺和ニ乙烯三 胺，攪拌反應(yīng)4.證，用頻率為30KHZ、功率為0. 6KW的超聲波分散1. 5h，再減壓蒸餾除去胺類 螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，115°C烘干，再分別在 210°C下焙燒3. 5h，310°C下焙燒3h，390°C下焙燒2h，450°C下焙燒6h，自然冷卻后研磨得到 多孔納米SiO固體粉末。
權(quán)利要求
1 一種多孔納米SiO的制備方法，其特征在于按照鋅鹽、堿、可升華的化合物模板、胺類螯合劑和去離子水的質(zhì)量百分比為(0.001% 85%) (0.00001 % 80% ) (0.001% 65%) (0.001% 80%) (0. 001 % 95 的比例，取去離子水總量的一半，加入鋅鹽攪拌溶解得到鋅鹽的水溶液，在鋅鹽的水溶液中加入堿攪拌反應(yīng)0. Ih 20h，再用頻率為20KHZ IMHz、功率為30W 15KW的超聲波分散0. Ih 20h， 離心分離得到氫氧化鋅凝膠，氫氧化鋅凝膠經(jīng)1 10倍的蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，并重復(fù)三次，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，將濕的氫氧化鋅產(chǎn)物加入到去離子水總量的另一半中，再加入可升華的化合物模板和胺類螯合劑，攪拌反應(yīng)0. Ih 20h，用頻率為20KHZ IMHz、功率為30W 15KW的超聲波分散0. Ih 20h，再減壓蒸餾除去胺類螯合劑和去離子水，得到含有可升華的化合物模板的氫氧化鋅凝膠，80°C 120°C烘干，再分別在 150°C 250°C下焙燒 0. Ih 20h，250°C 350°C下焙燒 0. Ih 20h，350°C 450°C下焙燒0. Ih 20h，450°C下焙燒0. Ih 20h，自然冷卻后研磨得到多孔納米SiO固體粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于制備多孔納米ZnO的方法具有如下特點 采用傳統(tǒng)的微乳液模板、乳液模板、離子型表面活性劑模板、非離子型表面活性劑模板、嵌段共聚物模板、組合物模板(如聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇)和單分散聚合物顆粒模板等模板，通過溶膠凝膠反應(yīng)使ZnO溶膠以次價鍵與模板作用形成骨架結(jié)構(gòu)，然后采取溶劑萃取法或高溫焙燒法除去模板時，都存在嚴(yán)重缺陷，如造成孔道坍塌、表面缺陷、比表面積低和模板殘留等問題，降低光催化效率，與傳統(tǒng)的模板相比，升華物為模板時，升華物易升華而容易除盡，因此，通過采用可升華的化合物為模板制備ZnO溶膠，再加熱焙燒使模板升華，除去模板即可制得結(jié)構(gòu)可控、孔道無坍塌、表面無缺陷、模板無殘留和比表面積大的多孔納米&10，有利于提高光催化效率。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)所用的鋅鹽是無水硫酸鋅、無水硝酸鋅、無水氯化鋅、無水溴化鋅、無水甲酸鋅、無水乙酸鋅、無水酒石酸鋅、無水檸檬酸鋅、結(jié)晶硫酸鋅、結(jié)晶硝酸鋅、結(jié)晶氯化鋅、結(jié)晶溴化鋅、結(jié)晶甲酸鋅、結(jié)晶乙酸鋅、結(jié)晶酒石酸鋅和結(jié)晶檸檬酸鋅中的任一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)所用的堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰中的任一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)所用的可升華的化合物模板是三聚氰胺、苯甲酸、草酸、順丁烯二酸酐、順丁烯二酸、六亞甲基四胺、2-羥基苯甲酸、2-氨基苯甲酸、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、三聚甲醛和三乙胺鹽酸鹽中的任一種或多種。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)所用的胺類螯合劑是液氨、氨水、三甲胺、二甲胺、一甲胺、三乙胺、二乙胺、一乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的任一種或多種。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于光催化劑的制備過程中所用的超聲波分散器的頻率為20KHZ 1MHZ、功率為30W 15KW。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔納米ZnO的制備方法，該方法按照鋅鹽、堿、可升華的化合物模板、胺類螯合劑和去離子水的質(zhì)量百分比為(0.001％～85％)∶(0.00001％～80％)∶(0.001％～65％)∶(0.001％～80％)∶(0.001％～95％)的比例，以鋅鹽、堿和去離子水為原料，經(jīng)反應(yīng)和離心分離得到氫氧化鋅凝膠；氫氧化鋅凝膠經(jīng)蒸餾水洗滌、超聲分散和離心分離等處理過程，得到濕的氫氧化鋅產(chǎn)物，再加入可升華的化合物模板、胺類螯合劑和去離子水，經(jīng)超聲處理使氫氧化鋅凝膠溶解制得溶液，再經(jīng)減壓蒸餾脫除溶劑和揮發(fā)性組分、干燥、焙燒和研磨等工序得到多孔納米ZnO粉末。該方法工藝簡單易行，投資小，有利于推廣應(yīng)用。
文檔編號C01G9/02GK102515246SQ201110394458
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者劉福生 申請人:南京林業(yè)大學(xué)