CN113083276B - 具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料及制备方法，包括以下步骤：1)将1‑7份(重量比)对甲基苯乙胺、1‑7.4份(重量比)的聚乙烯‑聚丙二醇和10‑40ml的水混合得到溶液1；2)将1‑5份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、0.5‑7份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入5‑15ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，得到溶液2；3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.2‑0.7份(重量比)的正钛酸丁酯；4)将步骤3)所得到溶液进行水热处理；得到含有枝状异质结材料的溶液。本发明获得独特具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料，制备过程相对简单，易于控制，易于大批量工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料及制备方法。
背景技术
半导体材料在光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的合成或使化合物(有机物、无机物)分解的过程称之为半导体光催化。
二氧化钛和氧化锌都是常见的半导体光催化材料。作为光催化材料，具有以下几个优点：1.把太阳能转化为化学能加以利用。2.降解速度快，光激发空穴产生的·OH是强氧化自由基，可以在较短的时间内成功的分解包括难降解有机物在内的大多数有机物。3.降解无选择性，几乎能降解任何有机污染物。4.具有高稳定性、耐光腐蚀、无毒等特点，并且在处理过程中不产生二次污染；有机污染物能被氧化降解为CO2和H2O，并且其对人体无毒。由于光催化材料在太阳光或室内荧光灯的照射下能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用，因此被越来越多的人瞩目。
如何提高光催化媒的催化效率和催化活性就成为本领域的着重解决的技术问题。。
发明内容
本发明的目的在于提供具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料，通过提高光催化过程中的电子-空穴分离效果，从而提高光催化媒的催化效率和催化活性。
本发明目的通过以下技术方案得以实现：
具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料，具有枝状结构。
本发明的另一目的在于提供具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案得以实现：
具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)将1-7份(重量比)对甲基苯乙胺、1-7.4份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和10-40ml的水混合搅拌得到溶液1；
2)将1-5份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、0.5-7份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入5-15ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.2-0.7份(重量比)的正钛酸丁酯；
4)将步骤3)所得到的溶液进行水热处理；得到含有枝状异质结材料的溶液。
优选的，步骤1)中，4份(重量比)对甲基苯乙胺、5份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和25ml的水混合，搅拌4小时。
优选的，步骤2)中，将3份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、4份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入10ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，超声波搅拌20分钟。
优选的，步骤3)中优选将0.5份(重量比)正钛酸丁酯加入，并搅拌6分钟。
优选的，步骤4)中在140-160度水热条件下处理12-48小时。
优选的，步骤4)中得到的溶液进行离心分离后，用乙醇和水洗涤生成物。
本方法在水热条件下，通过调控对甲基苯乙胺和聚乙烯-聚丙二醇(F-127)二元诱导体系，实现在氧化锌纳米柱端选择性的生长二氧化钛纳米球，最终获得一种具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料。
本发明的有益效果：
1.本发明将两种有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数的半导体，利用界面合金、外延生长、真空淀积技术，依次沉积在同一基座上，形成异质结结构，由于形成了两种不同的半导体相接触所形成的独特界面区域，因此异质结结构通常具有两种半导体各自的PN结都不能达到的优良光电特性，使它不仅适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半导体激光器等，同时可有效提高光催化过程中的电子-空穴分离效果，从而提高催化效率和活性。
2.本发明获得了独特的具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料，为异质结结构提高光催化过程中的电子-空穴分离效果等光催化研究领域提供了新的研究思路，该产品制备过程相对简单，条件易于控制，易于大批量工业化生产。
附图说明
图1为具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料扫描电镜图，图中标尺大小为1μm。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图内容对本发明作进一步的阐述，以使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案。
实施例1
具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将1份(重量比)对甲基苯乙胺、1份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和10ml的水混合搅拌3小时，得到溶液1；
2)将1份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、0.5份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入5ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.2份(重量比)的正钛酸丁酯，并搅拌3分钟；
4)将步骤3)得到的溶液放置于高压釜，在140度水热条件下处理12小时；离心分离后，将白色生成物用乙醇和去离子水洗涤3次，得到具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料。
图1为本实施例制备的具有枝状结构的二氧化钛(球)/氧化锌(柱)的异质结材料扫描电镜图，图中标尺大小为1μm。
实施例2
具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将7份(重量比)对甲基苯乙胺、7.4份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和40ml的水混合搅拌5小时，得到溶液1；
2)将5份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、7份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入15ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，超声30分钟，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.7份(重量比)的正钛酸丁酯，并搅拌10分钟；
4)将步骤3)得到的溶液放置于高压釜，在160度水热条件下处理48小时；离心分离后，将白色生成物用乙醇和去离子水洗涤3次，得到具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料。
实施例3
具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将4份(重量比)对甲基苯乙胺、5份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和25ml的水混合搅拌4小时，得到溶液1；
2)将3份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、4份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入10ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，超声20分钟，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.5份(重量比)的正钛酸丁酯，并搅拌6分钟；
4)将溶液放置于高压釜，在150度水热条件下处理30小时；
离心分离后，将白色生成物用乙醇和去离子水洗涤3次，得到具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料。
实施例4
具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将1份(重量比)对甲基苯乙胺、7.4份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和40ml的水混合搅拌3小时，得到溶液1；
2)将5份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、0.5份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入15ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，超声30分钟，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.2份(重量比)的正钛酸丁酯，并搅拌10分钟；
4)将溶液放置于高压釜，在160度水热条件下处理12小时；
离心分离后，将白色生成物用乙醇和去离子水洗涤3次，得到具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料。
实施例5
具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将7份(重量比)对甲基苯乙胺、1份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和10ml的水混合搅拌5小时，得到溶液1；
2)将1份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、7份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入5ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，超声15分钟，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.7份(重量比)的正钛酸丁酯，并搅拌3分钟；
4)将溶液放置于高压釜，在140度水热条件下处理48小时；
离心分离后，将白色生成物用乙醇和去离子水洗涤3次，得到具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料。
实施例6
具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将7份(重量比)对甲基苯乙胺、1份(重量比)的聚乙烯-聚丙二醇和10ml的超纯水混合搅拌3-5小时，得到溶液1；
2)将5份(重量比)的硝酸锌(Zn(NO3)2·6H20)、0.5份(重量比)的六亚甲基四胺((CH2)6N4)加入15ml乙二胺(C2H8N2)溶液中，超声15分钟，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.2份(重量比)的正钛酸丁酯，并搅拌3-10分钟；
4)将溶液放置于高压釜，在140度水热条件下处理12小时；
离心分离后，将白色生成物用乙醇和去离子水洗涤3次，得到具有枝状结构二氧化钛/氧化锌异质结材料。
本发明获得了独特的具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料，为异质结结构提高光催化过程中的电子-空穴分离效果等光催化研究领域提供了新的研究思路，该产品制备过程相对简单，条件易于控制，易于大批量工业化生产。
Claims (7)
1.一种枝状异质结材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)将1-7重量份的对甲基苯乙胺、1-7.4重量份的聚乙烯-聚丙二醇和10-40ml的水混合搅拌得到溶液1；
2)将1-5重量份的硝酸锌、0.5-7重量份的六亚甲基四胺加入5-15ml乙二胺溶液中，得到溶液2；
3)将溶液2加入到溶液1中，搅拌的同时加入0.2-0.7重量份的正钛酸丁酯；
4)将步骤3)所得到的溶液进行水热处理；得到含有枝状异质结材料的溶液。
2.根据权利要求1所述的枝状异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，将4重量份的对甲基苯乙胺、5重量份的聚乙烯-聚丙二醇和25ml的水混合，搅拌4小时。
3.根据权利要求2所述的枝状异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将3重量份的硝酸锌、4重量份的六亚甲基四胺加入10ml乙二胺溶液中，超声波搅拌20分钟。
4.根据权利要求3所述的枝状异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，将0.5重量份的正钛酸丁酯加入，并搅拌6分钟。
5.根据权利要求4所述的枝状异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，在140-160度水热条件下处理12-48小时。
6.根据权利要求5所述的枝状异质结材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，得到溶液进行离心分离后，用乙醇和水洗涤生成物。
7.权利要求1所述的制备方法制备的材料，所述材料为具有枝状结构的二氧化钛/氧化锌异质结材料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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