CN104607216B

CN104607216B - 磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法

Info

Publication number: CN104607216B
Application number: CN201410844890.4A
Authority: CN
Inventors: 刘金库; 邓亚娟; 卢怡; 邓媛昕; 李俏影; 王建栋
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2034-12-31
Also published as: CN104607216A

Abstract

本发明属于无机化学技术领域，具体涉及一种磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法。本发明采用一步合成法制备磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体，其工艺过程省去了前驱物长时间干燥的工序，同时在煅烧过程中产生大量的气体，能够有效地“破碎”产物，从而获得粒径尺寸在纳米量级的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体。制得的纳米粉体不仅具有分散性好，粒径小且大小分布均匀，化学稳定性高，光催化性能优异等优点，而且该纳米粉体材料还具有良好的导电性能，能够应用在对材料同时有导电和催化两方面要求的特殊领域。

Description

磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法

本发明属于无机化学领域，具体涉及一种磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法。

背景技术

通过掺杂改性的纳米氧化锌粉体具有特殊的电学、催化和杀菌等优异性能。比如，掺铝氧化锌是氧化锌与氧化铝形成的置换型固溶体，不仅紫外线吸收性能好、化学稳定性高，而且具有颜色浅、可见光透过率高、导电性好等特性，可以广泛应用于抗静电涂料、橡胶和塑料等领域，有取代导电性好但价格昂贵的ITO（In₂O₃：Sn）材料的趋势。采用贵金属掺杂的方式，可以获得用于光催降解催化剂的纳米粉体。比如，王李波等采用贵金属来掺杂氧化锌纳米粉体，包括如下步骤：（1）将有机醇溶剂加热至150-190℃；（2）加入乙酸锌-贵金属盐混合物的水溶液，在150-190℃反应5-60min，反应结束后，离心分离，将所得固体样品洗涤；（3）将步骤（2）所得样品干燥，所得贵金属掺杂氧化锌纳米粉体粒径为30-50nm。该发明获得的产物可应用在在光催化处理有机污水领域（CN201410137559）。发明专利CN201110383611公开了钽掺杂氧化锌纳米粉末光催化剂在水处理抗菌中的应用，菌种包括革兰氏阳性菌枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性菌大肠杆菌和铜绿假单胞杆菌。研究表明钽掺杂氧化锌纳米粉末能在暗环境及可见光下抑制细菌生长，而且抗菌性优于纯氧化锌纳米粉末，且光催化可以有效降低暗环境下的MIC，更小的加入量就可以达到较高的抑菌效果。

目前对氧化锌进行掺杂修饰以提高或者改善其导电、光催化、杀菌等性能，已经是近年来无机化学领域研究的热点之一。按照掺杂物质类别的不同，氧化锌基掺杂材料可以分为如下几类：

1，非金属掺杂比如，发明专利CN201110164917涉及一种膨胀石墨氧化锌复合光催化剂及其制备方法，复合光催化剂组成包括：按重量百分比，10％～99％的膨胀石墨和1％～90％的氧化锌。制备方法包括：(1)向氢氧化钠溶液中按质量体积比1～2g∶100ml加入膨胀石墨，室温下搅拌0.5～3小时，得反应液；(2)将与氢氧化钠摩尔比为1∶0.1～5的乙酸锌溶液加入上述反应液中，在50℃～90℃下反应2～6小时，将混合液真空抽滤，滤渣在60℃～120℃下烘干即得。中国发明专利CN201310589707公开了一种制备具有多级结构碳掺杂氧化锌微球的方法，将葡萄糖酸锌溶解在水中，得到葡萄糖酸锌溶液；将葡萄糖酸锌溶液的pH值调节后进行超声处理；再将葡萄糖酸锌溶液放入微波水热合成仪中，进行合成反应，反应结束后自然冷却到室温，得到中间产物；将中间产物进行离心分离，得到固体，将固体煅烧，得到具有多级结构碳掺杂氧化锌微球。发明专利CN201210015819公开了一种溶剂热法合成氧化锌/石墨烯复合材料的方法，方法是采用氧化石墨、溶剂和锌源混合而成，得到混合溶液；采用溶剂热处理方法处理混合溶液，最后真空烘干，即得氧化锌/石墨烯复合材料。CN201010294546涉及一种F-掺杂的ZnO多孔棱柱阵列薄膜及其制备方法，该薄膜以一种低温化学浴与后续热处理相结合的方法制备。该方法采用简单的Zn(NO₃)₂和NH₄F的混合水溶液，在70℃的低温水浴条件下，直接在导电玻璃基底上制备出棱柱状的Zn(OH)F前驱体阵列膜，再经500℃的热处理，得到纳米多孔结构的ZnO-F棱柱阵列膜。CN200410099023提供了一种制备具有光催化活性的碳纳米管/氧化锌复合粉体的方法。主要特征是以阴离子表面活性剂为分散剂在碳纳米管表面成功引入负电性的活性基团，而不改变碳纳米管的结构。再以锌盐、氢氧化锂为合成氧化锌的原料，在乙醇介质中利用反应离子与活性基团的静电作用以及反应离子之间的化学反应，即可得到氧化锌纳米晶覆盖于碳纳米管表面的复合粉体，晶粒直径约为5～10nm。

2，金属掺杂中国发明专利CN201310636925公开了一种具有可见光催化活性的镍掺杂氧化锌分级结构光催化纳米材料及其制备方法，该材料组分为：Zn_1-xNi_xO，式中x=0.5–10mol%。该方法是：将锌盐、镍盐及碱溶解于醇溶剂或醇/水混合溶剂中得到前驱体溶液，金属离子总浓度为0.0625–0.25mol/L，碱的摩尔浓度为0.0625–2.5mol/L；置于高压反应釜中密封反应；冷却后乙醇洗涤，空气中干燥，制得具有纳米粒状、空心球、二十面体、六棱柱或类球型等多种分级结构光催化纳米材料。发明专利CN201310122285涉及一种竹炭负载氧化锌掺铜复合催化剂材料的制备及其应用。采用溶胶-凝胶法制备负载于竹炭上的氧化锌掺铜催化剂前驱物，经高温焙烧后制备具有光催化活性的复合催化剂材料。发明专利CN201210106093公开了一种掺杂纳米氧化锌粉体及其制备方法，利用共沉淀-煅烧一步法合成硅铝共掺杂的纳米氧化锌粉体，掺杂元素铝、掺杂元素硅各自与氧化锌的摩尔比均为0.03∶1～0.18∶1。CN201010275787公开了具有可见光催化活性的过渡金属掺杂氧化锌介孔材料及其制备方法。本发明的过渡金属掺杂ZnO介孔材料组分为：Zn_1-xRe_xO(其中Re＝Mn，Fe，Co，Cu；x＝0.1mol～6mol％)。将锌盐、尿素以及用于掺杂的金属盐溶解于蒸馏水中搅拌得到前驱体溶液，金属离子总浓度控制为0.05mol/L-0.2mol/L，尿素与金属离子的摩尔之比控制为5-15；置于高压反应釜中密封反应；冷却，去离子水洗涤，真空干燥；然后焙烧，制得的过渡金属掺杂氧化锌介孔材料。CN201010104899涉及一种醇热法制备钴掺杂氧化锌Co_xZn_1-xO多功能磁性纳米粉体的方法，包括：(1)在室温下，将可溶性钴盐和锌盐溶于乙二醇中，机械搅拌，加入无水乙酸钠和聚乙二醇，超声分散得到反应溶液；(2)将反应溶液进行醇热反应，反应温度为180℃～220℃，反应10～14小时，自然冷却至室温；(3)将上述产物离心分离，洗涤，干燥得到Co_xZn_1-xO多功能磁性纳米粉体。CN200810021689公开了一种钽掺杂氧化锌纳米粉末光催化剂，其制备方法及应用。该催化剂制备方法是将可溶性锌盐溶于去离子水中形成锌盐溶液，加入适量的柠檬酸得到透明溶液A；再取适量钽前体溶液，加入适量乙二醇形成溶液B；将两种溶液混合，在搅拌过程中加入PVP和硝酸，搅拌0.5～1小时，得到透明溶液；将透明溶液加热，蒸发至原质量的50～70％，再加入为分散剂和稳定剂，搅拌后置于空气中，老化、烘干，形成粉末前体；再进行退火处理，得到样品。CN200510095053涉及掺杂银、稀土金属的纳米氧化锌制备方法及其光催化降解有机物和抗菌的应用，该发明通过有机络合法在纳米氧化锌中掺入银Ag、稀土金属(镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钐Sm、铕Eu、钆Gd、镝Dy、铒Er、钇Y)等，来改善纳米氧化锌的光催化活性。

3，有机物掺杂发明专利CN201310064916公开了一种氧化锌/聚苯胺复合材料光催化剂的制备方法。采用直接沉淀法和水热法，分别制备出纳米氧化锌，用硅烷偶联剂对所得纳米氧化锌进行表面化学改性，通过乳液聚合法使其与聚苯胺（PANI）复合得到不同形貌的纳米氧化锌/聚苯胺复合材料光催化剂。发明专利CN201310013813公开了一种方酸菁染料敏化的氧化锌可见光催化剂的制备方法，将Zn(Ac)₂2H₂O和葡萄糖溶于去离子水中，超声形成澄清溶液，将溶液转入聚四氟乙烯高压釜内胆中后，140～180℃的水热反应12～24h，冷却至室温后，将得到的黑色粉体分别用去离子水和无水乙醇进行离心洗涤，在60℃条件下干燥得到氧化锌和碳的复合前驱体，将前驱体置于马弗炉中400～600℃煅烧3h即得氧化锌微球，氧化锌微球与方酸菁染料和有机溶剂混合，在30～50℃的温度下，将上述混合物超声处理0.5～2小时，然后将有机溶剂在减压条件下去除，最后将得到的固体物在60℃下烘干，即可获得方酸菁染料敏化的氧化锌可见光催化剂。CN201010513013采用细乳液聚合的方法将乙烯基单体和有机硅氧烷进行共聚制备表面带有活性硅羟基的聚合物微球；再通过有机胺碱源与所述聚合物微球表面的活性硅羟基作用在聚合物微球表面原位生成纳米ZnO，制得聚合物/ZnO纳米复合微球。

4，金属氧化物掺杂比如，发明专利CN201110352185提出一种氧化锌/二氧化钛复合纳米棒的制备方法，其特征在于包括如下步骤在搅拌过程中，把碱溶液和乙二胺分别加入至锌离子溶液中；搅拌均匀后，向混合溶液中加入二氧化钛粉体搅拌混合均匀后，将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，进行水热反应；将制得沉淀产物用去离子水洗涤干燥，得到氧化锌/二氧化钛复合纳米棒材料。中国发明专利CN201410081116公开了α-Fe₂O₃纳米粒修饰ZnO复合光催化体系其制备方法包括两步：（1）锌盐的醇/水溶液置于高压反应釜中，140–180℃反应1.5–9h；产物用乙醇洗涤，60℃干燥2–6h，得到海胆状ZnO微球。（2）利用浸渍-沉淀法，将海胆状ZnO超声分散于铁盐溶液中，其中铁盐与ZnO的质量比为0.05–0.2，40℃搅拌条件下滴加氨水反应1–12h；收集固体并在350℃下焙烧2h得到最终产物。发明专利CN201210258435公开了一种氧化锌/二氧化锡复合微球的制备方法，该方法是利用湿化学法，在有机溶剂中以嵌段聚合物为模板，以水溶性的锌盐和锡盐前驱体，通过模板介观尺寸的有序结构以及亲水、亲油等特征来控制颗粒的大小、形状，然后脱除模板从而得到金属氧化物微球。发明专利CN201210246994公开了一种氧化锌/氧化亚铜异质结的制备方法，技术方案是超声清洗柔性ITO衬底，称量Zn(NO₃)₂·6H₂O和六亚甲基四胺，溶于去离子水中配成电解液，在电化学工作站上进行电化学沉积，柔性ITO衬底为工作电极，铂片为对电极，控制沉积温度40-70℃，横电位-1.3～-1.6V，得到ZnO纳米棒阵列，冲洗、烘干，采用CuSO₄和柠檬酸配制电解液，在电化学工作站上进行电化学沉积，柔性ITO衬底为工作电极，铂片为对电极，控制沉积温度在40-70℃，沉积电位为-0.5～-0.6V，在ZnO纳米棒上沉积Cu₂O，得到ZnO/Cu₂O异质结。发明专利CN201210004993公开了一种可见光响应的氧化锌-氧化铋复合光催化剂及其制备方法。该复合物由质量比为1∶0.05～1∶0～2的纳米氧化锌、氧化铋和氧化石墨烯复合而成。步骤如下：水溶性锌盐、铋盐和尿素分别加入到水溶液中，共沉淀反应后，产物经离心、洗涤、干燥和煅烧后，将反应产物置于超声分散后的氧化石墨烯水溶液中加热搅拌进行反应，反应结束后，产物经离心、洗涤和干燥后，获得氧化锌-氧化铋复合光催化剂。发明专利CN201110153091涉及基于氧化亚铜量子点修饰的氧化锌纳米线阵列光催化材料及其制备方法和应用。该发明是将牢固生长于导电基底上的氧化锌纳米线阵列作为工作电极，以铂电极作为对电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，以硝酸铜的二甲基亚砜溶液作为电解液，通过电化学循环伏安法制备得到了氧化亚铜量子点修饰的氧化锌纳米线阵列光催化材料。CN200910014385提供了一种氧化锌/氧化铟纳米异质结光催化材料及其制备方法。该光催化材料的化学式为ZnO/In₂O₃，硝酸锌和硝酸铟的摩尔比为1∶5－5∶1。其制备方法是(1)将摩尔比为1∶5－5∶1的硝酸锌和硝酸铟混合，完全溶解于去离子水中形成透明溶液，将氨水滴加到该透明溶液中，使溶液的pH值调解到9，陈化24小时，将硝酸锌和硝酸铟充分沉淀；(2)用去离子水过滤洗涤、沉淀三次后，在95℃将沉淀物蒸干，再在600℃～1000℃退火。CN200710039531涉及一种核/壳结构的氧化锌/二氧化钛复合光催化剂、制备方法及应用，其特征在于核/壳结构中的核层为四足或多足状的氧化锌，壳层为均匀包覆在四足或多足状的氧化锌核层表面的二氧化钛层，单个核/壳结构的复合光催化剂颗粒内相邻足末端的距离大于10微米。以四足或多足状氧化锌为载体，通过气相水解的方法将二氧化钛的纳米颗粒固定在氧化锌的表面，氧化钛层的厚度为5纳米到数百纳米，可根据钛原料的用量来调节。

5，无机盐掺杂发明专利CN201310429225公开了一种磷酸银/氧化锌复合光催化材料及其制备方法。其具体步骤如下：将氧化锌在去离子水中超声分散得到氧化锌分散液；将硝酸银溶于去离子水中，在磁力搅拌条件下滴加到上述氧化锌分散液中，得到混合溶液，搅拌一段时间后；将配置好的磷酸盐溶液缓慢滴加到氧化锌和硝酸银的混合溶液中继续搅拌一段时间，滴加完毕后得到的混合溶液继续搅拌，产物抽滤后用无水乙醇和去离子水反复洗涤多次后真空干燥，得到磷酸银/氧化锌复合光催化材料。发明专利CN201310400890公开了一种氧化锌/溴化银纳米复合物的制备方法，方法是先将蒸馏水加热到一定温度并保持恒温，再加入锌源前驱物、硼氢化物和表面活性剂，反应一段时间，随后加入银源前驱物，继续反应一定时间。所得样品经几次离心洗涤后烘干得到产物。

通过分析对比发现，目前尚无关于磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体的制备技术，而该类纳米粉体不仅能够导电，而且具有良好的催化性能，因此在环境治理领域及具有特殊导电催化要求的领域有着极其广阔的应用前景。

本发明为了推进实现磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体材料的实用化的步伐，创造性地提出了一种磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体的一步合成方法。本发明着眼于实现磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的高效快速合成，省去传统技术制备金属氧化物类纳米粉体材料必须经过的前驱物较长时间干燥的工序，而是直接将反应体系加热到接近分解温度，高温环境下实现干燥的同时，使磷铝共掺杂氧化锌基可见光催化剂晶体中掺杂原子分布更加均匀有序，有利于稳定固溶体的形成。

本发明获得的产物同现有的其他掺杂氧化锌纳米材料相比，不仅具有很好的光催化性能，而且具有良好的导电性，可以应用在同时对材料有导电和催化性能要求的特殊领域。由于本发明采用的制备方法具有设备简单、合成效率高、生产成本低、产物分散性好、导电性能优良和光催化效率高等特点，因此，具有很强的工业可行性。

发明内容

本发明的目的在于提出磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法，获得粒径均匀、可见光催化性能优异、导电性能优良的纳米粉体，推进兼具导电和催化性能的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂实用化的进程。

本发明按照一定比例称取甘氨酸、铝源、磷源和锌源置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，将坩埚置于马弗炉中加热至出现蓬松的物质，停留片刻至基本无气体放出后继续煅烧，煅烧结束后快速冷却，得到淡黄色的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂纳米粉体。

具体制备条件为：

甘氨酸和锌源的物质的量之比为2~5：1；

铝原子和锌原子的物质的量的比为2：100；

磷原子与锌原子的物质的量的比为1~10：100；

产物煅烧温度为500~800℃，煅烧时间1~5 h。

本发明中的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的制备方法，锌源为硝酸锌，铝源为硝酸铝，磷源为磷酸二氢铵。

本发明中，研磨是为了使反应原料能够混合均匀。

本发明中，省去了前驱物干燥的过程，而是在马弗炉中直接高温处理，在蒸去混合物中游离的自由水分子的同时，还能够加速分子间的扩散，从而实现有效掺杂，获得固溶体。

本发明中，由于反应物在煅烧分解过程中会产生大量的气体，使产物体系疏松，有效地防止了产物团聚现象的发生，起到了很好的“破碎”作用，从而获得纳米粉体。

本发明中，产物经过煅烧后快速冷却，为了使产物晶体结构中尽可能多地保留催化活性位，使其具有更高的光催化效率。得到的产物颜色为淡黄色的粉体，粒径达到纳米量级，并具有良好的分散性。

本发明中，实验发现，取0.1g该磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体加入到50 mL 2×10^-5 摩尔/升的罗丹明B溶液中进行催化降解，在太阳光照射下，不同条件下获得的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂可在25分钟至1小时内将有机染料罗丹明B降解完全。

本发明中，磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体的电阻率为10³欧姆厘米。

本发明具有如下优点：

1、首次提出一步合成法来制备磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体。甘氨酸的加入，在分解过程中膨胀并产生大量气体，使反应体系疏松，有效防止了团聚现象的发生。

2、本发明所用的原材料来源丰富而且廉价，制备工艺简单，生产过程中不产生废水、废渣等工业污染。

3、利用本发明制备的产物同其他掺杂型氧化锌相比，制备的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂不仅具有纯度高、颜色浅、粒径小且粒径大小均一、无团聚现象、易于分散等优点，而且催化效率高，导电性能良好，材料的这些性能是其他掺杂型材料无法比拟的。

4、本发明获得的磷铝共掺杂氧化锌纳米催化剂同其他材料相比，由于其兼具优良的导电性能，在应用的过程中，如果体系需要提升温度，可以通过加上电压，实现体系导电，从而达到升高体系温度的目的。

5、利用本发明提出的一步合成法制备磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体，能够快速高效地降解有机染料，可见光利用率高，工业应用前景大。

实施例：

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

按照甘氨酸与硝酸锌的摩尔比例为2：1，硝酸铝与硝酸锌的摩尔比例为2：100，磷酸二氢铵与硝酸锌的摩尔比为1：100，称取上述原料置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，并于210℃条件下停留至没有水蒸气放出后继续煅烧，升温至800℃条件下煅烧5h后，快速冷却，得到淡黄色粉末。通过透射电子显微镜观察产物的粒径约为60 nm，产物具有很好的分散性。

实施例2

按照甘氨酸与硝酸锌的摩尔比例为3：1，硝酸铝与硝酸锌的摩尔比例为2：100，磷酸二氢铵与硝酸锌的摩尔比为1：100，称取上述原料置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，并于210℃条件下停留至没有水蒸气放出后继续煅烧，升温至500℃条件下煅烧2h后，快速冷却，得到淡黄色粉末。通过透射电子显微镜观察产物的粒径约为50 nm，产物具有很好的分散性。

实施例3

按照甘氨酸与硝酸锌的摩尔比例为4：1，硝酸铝与硝酸锌的摩尔比例为2：100，磷酸二氢铵与硝酸锌的摩尔比为1：100，称取上述原料置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，并于210℃条件下停留至没有水蒸气放出后继续煅烧，升温至600℃条件下煅烧2h后，快速冷却，得到淡黄色粉末。通过透射电子显微镜观察产物的粒径约为48 nm，产物具有很好的分散性。

实施例4

按照甘氨酸与硝酸锌的摩尔比例为5：1，硝酸铝与硝酸锌的摩尔比例为2：100，磷酸二氢铵与硝酸锌的摩尔比为5：100，称取上述原料置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，并于210℃条件下停留至没有水蒸气放出后继续煅烧，升温至700℃条件下煅烧2h后，快速冷却，得到淡黄色粉末。通过透射电子显微镜观察产物的粒径约为50 nm，产物具有很好的分散性。

实施例5

按照甘氨酸与硝酸锌的摩尔比例为4：1，硝酸铝与硝酸锌的摩尔比例为2：100，磷酸二氢铵与硝酸锌的摩尔比为10：100，称取上述原料置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，并于210℃条件下停留至没有水蒸气放出后继续煅烧，升温至700℃条件下煅烧2h后，快速冷却，得到淡黄色粉末。通过透射电子显微镜观察产物的粒径约为58 nm，产物具有很好的分散性。

实施例6

按照甘氨酸与硝酸锌的摩尔比例为2:1，硝酸铝与硝酸锌的摩尔比例为2：100，磷酸二氢铵与硝酸锌的摩尔比为10：100，称取上述原料置于研钵中，充分研磨至体系呈现粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，并于210℃条件下停留至没有水蒸气放出后继续煅烧，升温至600℃条件下煅烧2h后，快速冷却，得到淡黄色粉末。通过透射电子显微镜观察产物的粒径约为55 nm，产物具有很好的分散性。

Claims

1.磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法，其特征在于该合成方法省去了传统工艺的长时间干燥工序，而是直接加热至体系的分解温度，高温下干燥前驱物的同时实现磷铝元素对氧化锌晶格中的有效扩散、沉积、掺杂；同时反应过程中产生大量的气体，能够有效地“破碎”产物，从而获得粒径在纳米量级的磷铝共掺杂型氧化锌纳米粒子，具体步骤为：按照一定比例称取甘氨酸、铝源、磷源和锌源置于研钵中，充分研磨至体系呈粘稠透明状，然后将透明液体转移到坩埚中，再将坩埚置于马弗炉中加热至体系呈蓬松状，停留片刻至无气体放出后继续煅烧，煅烧结束后快速冷却，得到淡黄色的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂粉体，具体制备条件为：

甘氨酸和锌源的物质的量之比为2~5：1；

铝原子和锌原子的物质的量的比为2：100；

磷原子与锌原子的物质的量的比为1~10：100；

产物煅烧温度为500~800℃，煅烧时间1~5 h。

2.根据权利要求1所述的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法，其特征在于锌源为硝酸锌。

3.根据权利要求1所述的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法，其特征在于铝源为硝酸铝。

4.根据权利要求1所述的磷铝共掺杂型导电氧化锌纳米催化剂的一步合成方法，其特征在于磷源为磷酸二氢铵。