CN115724466B - 一种氧化锌复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化锌复合材料及其制备方法和应用。一种氧化锌复合材料，包括铋掺杂氧化锌、氧化钨盐；氧化钨盐包括铯元素、钒元素和铈元素。本发明的氧化锌复合材料包括铋掺杂氧化锌，掺杂铋后的氧化锌的能带结构发生改变，电子和空穴的复合几率降低，可将氧化锌光响应扩展到可见光的范围；本发明的氧化锌复合材料包括氧化钨盐，在光照情况下，氧化锌价带上的光生空穴与CSxWO3:V:Ce导带上的光生电子结合，促进电子‑空穴对的分离，进一步提高氧化锌的光催化活性。
Description
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种氧化锌复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的高速发展，人类活动频繁，气候变暖和环境问题日趋严峻。这些问题加速了细菌、病毒、微生物的进化，进化后的细菌、病毒、微生物引起的疾病往往没有特效药，严重威胁着人们的健康。市面上抗菌材料通常为将少量的抗菌剂添加至普通材料中制成抗菌材料，抗菌剂分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂，无机抗菌剂通常为银、铜、锌等金属离子及氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵等；有机抗菌剂主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双胍类、酚类等；天然抗菌剂主要来自天然植物的提取，如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等。这些抗菌剂中天然抗菌剂抗菌作用有限，耐热性差、杀菌效率低；有机抗菌剂大多有毒性，安全性尚不明确，无机抗菌剂中银、铜、锌等重金属离子同样有毒，相对无毒的氧化锌在抗菌领域将发挥重要的作用。
随着人们生活水平的提高，对居住环境的舒适与健康要求也高。人们活动90％的时间都是在室内进行，室内装饰装修所带来的室内环境污染不容忽视，室内污染危害较大的有氡、甲醛、苯、氨以及TVOC，这些室内污染严重影响人们的健康，人们往往采用开窗通风的方式散掉室内的污染物，但是有些污染物像甲醛会长期释放，对人体健康仍然存在着较大威胁。因此能够安全有效去除室内污染物的产品成为了消费者的首选。
氧化锌是一种宽禁带Ⅱ、Ⅵ族化合物半导体材料，具有光催化活性。氧化锌颗粒内部的电子吸收一定能量的光子后被激发产生电子-空穴对，电子-空穴对在电场的作用下向颗粒的表面迁移，其中电子与氧气结合成具有强氧化性物质，因此氧化锌能同时满足抑菌和去甲醛的目的，而且其价格低廉。然而，氧化锌的抗菌及去甲醛性能的高低很大程度上取决于其光催化活性，氧化锌必须在太阳光特别是紫外光的作用下才能充分发挥其催化活性。催化活性可通过对氧化锌进行改性来改善光量子效率来实现，例如：专利CN201810898174.2公开了一种金属元素掺杂的氧化锌基与石墨烯复合抗菌粉体的制备方法，所制得的复合抗菌粉体对光的响应范围扩大到了可见光区。专利CN201710863579.8公开了一种氧化物量子点改性的石墨烯/氧化锌光催化材料的制备方法，此方法拓宽了复合材料的光谱响应范围同时也具备在无光条件下仍具有催化活性的特性。专利CN201710724633.0公开了一种氧化锌/红磷异质结复合光催化材料，红磷和氧化锌的独特相互作用能减少电子-空穴对的复合几率，提高了光催化的量子效率。专利CN201410290313.5公开了一种氧掺杂氮化碳/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用，所制得的氧掺杂氮化碳/氧化锌光催化剂成本低，同时光生电子-空穴的复合率低，光催化活性高。虽然经过掺杂后拓宽了氧化锌的光响应范围，但仍然存在太阳光利用不充分的问题，太阳光中可见光占比50％，红外线占比43％，其他约占7％。太阳光中占比重较大的红外线无法被利用，因此现有技术需要改进和发展。
发明内容
为了克服现有技术存在氧化锌材料存在太阳光利用不充分的问题，本发明的目的在于之一在于提供一种氧化锌复合材料，本发明的目的之二在于提供这种氧化锌复合材料的制备方法，本发明的目的之三在于这种氧化锌复合材料的应用。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明第一方面提供了一种氧化锌复合材料，所述氧化锌复合材料包括铋掺杂氧化锌、氧化钨盐；所述氧化钨盐中含有铯元素、钒元素和铈元素。
优选的，所述铋掺杂氧化锌和氧化钨盐之间为Z型异质结结构；在光照情况下，特殊的Z型异质结结构使得氧化锌价带上的光生空穴与氧化钨盐(CSxWO3:V:Ce)导带上的光生电子结合，促进电子-空穴对的分离，进一步提高氧化锌的光催化活性。
优选的，这种氧化锌复合材料中，铋掺杂氧化锌与氧化钨盐的质量比为1：0.1-0.9；进一步优选的，铋掺杂氧化锌与氧化钨盐的质量比为1：0.2-0.8。
优选的，这种氧化锌复合材料中，铋掺杂氧化锌中铋的掺杂量为0.1wt％-5wt％；进一步优选的，铋掺杂氧化锌中铋的掺杂量为0.2wt％-2wt％；再进一步优选的，铋掺杂氧化锌中铋的掺杂量为0.2wt％-1wt％；更进一步优选的，铋掺杂氧化锌中铋的掺杂量为0.2wt％-0.5wt％。
优选的，这种氧化锌复合材料中，氧化钨盐中W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.1-0.6：0.02-0.09：0.003-0.01；进一步优选的，氧化钨盐中W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.1-0.5：0.02-0.06：0.003-0.009。
本发明第二方面提供了上述氧化锌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将锌源溶液和铋源溶液混合，搅拌，进行水热反应，对水热反应后的固体干燥，得到所述铋掺杂氧化锌；
(2)将钨源、铯源、钒源和铈源在醇溶液中混合，搅拌，去除醇溶液，在保护气氛下煅烧，得到所述氧化钨盐；
(3)将所述铋掺杂氧化锌和所述氧化钨盐混合分散在醇溶液中，搅拌，在真空下干燥得到所述氧化锌复合材料。
在本发明的一些具体实施方式中，锌源溶液为硝酸锌水溶液或六水合硝酸锌水溶液。
在本发明的一些具体实施方式中，铋源溶液为硝酸铋水溶液。
在本发明的一些具体实施方式中，钨源为WCl6。
在本发明的一些具体实施方式中，铯源为CsCl。
在本发明的一些具体实施方式中，钒源为乙酰丙酮钒。
在本发明的一些具体实施方式中，铈源为六水合硝酸铈。
在本发明的一些具体实施方式中，步骤(1)中，将铋源溶液缓慢加入锌源溶液中，形成均一的溶液。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(1)中，搅拌的时间为2-4h；搅拌是为了锌源和铋源充分混合。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(1)中，水热反应的温度为120℃-200℃；进一步优选的，步骤(1)中，水热反应的温度为140℃-180℃。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(1)中，水热反应的时间为18-28h；进一步优选的，水热反应的时间20-24h。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(1)中，对水热反应后的固体水洗至pH为中性后进行干燥。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(1)中，干燥的温度为70℃-90℃。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(1)中，干燥的时间为12-20h。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(2)中，钨源、铯源、钒源和铈源先单独溶解于醇溶液后，再混合搅拌，搅拌的时间为4-8h；搅拌是为了钨源、铯源、钒源和铈源充分混合。
在本发明的一些具体实施方式中，步骤(2)中，采用旋转蒸发仪去除醇溶液。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(2)中，保护气氛为N2和H2中的至少一种；进一步优选的，保护气氛为N2和H2；再进一步优选的，N2与H2的体积比为8-1：1。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(2)中，煅烧的温度为400℃-750℃；进一步优选的，煅烧的温度为450℃-700℃；再进一步优选的，煅烧的温度为500℃-650℃。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(2)中，煅烧的时间为1-5h；进一步优选的，煅烧的时间为1.5-4.5h；再进一步优选的，煅烧的时间为2-4h。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(3)中，将铋掺杂氧化锌和氧化钨盐混合分散在醇溶液后搅拌，搅拌的时间为20-28h；进一步优选的，搅拌的时间为22-26h；再进一步优选的，搅拌的时间为23-25h。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(3)中，干燥的温度为40℃-80℃；进一步优选的，干燥的温度为45℃-75℃；再进一步优选的，干燥的温度为50℃-70℃。
优选的，这种氧化锌复合材料的制备方法中，步骤(3)中，干燥的时间为20-56h；进一步优选的，干燥的时间为22-42h；再进一步优选的，干燥的时间为24-48h。
本发明第三方面提供了上述氧化锌复合材料在有机污染物治理中的应用。
优选的，有机污染物包括苯、甲醛、挥发性有机污染物中的至少一种。
本发明第四方面提供了上述氧化锌复合材料在制备抗菌、抗病毒材料中的应用。
优选的，本发明的氧化锌复合材料在制备抗菌材料中的应用时，所述细菌包括金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌中的至少一种。
优选的，本发明的氧化锌复合材料在制备抗病毒材料中的应用时，所述病毒包括甲型流感H1N1病毒、肠道病毒71型中的至少一种。
本发明的有益效果是：
本发明的氧化锌复合材料包括铋掺杂氧化锌，纳米氧化锌是一种宽禁带半导体材料，其室温下的禁带宽度为3.2eV，其较大的禁带宽度决定了其几乎不吸收可见光，只能在吸收紫外光后才能发挥其光催化作用，掺杂铋的氧化锌的能带结构发生改变，电子和空穴的复合几率降低，可将氧化锌光响应扩展到可见光的范围。
本发明的氧化锌复合材料包括氧化钨盐，在光照情况下，氧化锌价带上的光生空穴与CSxWO3:V:Ce导带上的光生电子结合，促进电子-空穴对的分离，进一步提高氧化锌的光催化活性；在CSxWO3:V:Ce结构中，半径大的CS离子占据中心位置，外层电子占据W5+的5d空轨道获得更高的活性能量，与此同时，V和Ce替换CSxWO3:V:Ce晶格中氧的位置，引起晶格内氧原子数量的变化能够产生更多的自由电子，自由电子产生的小量极化子能级位于WO3导带之下，在短波长的红外光(730nm-1100nm)照射下，这些极化子能够被激发到导带产生相应的红外光电流，这些被激发的自由电子迁移到物质表面，与氧气结合成具有强氧化性物质，可以迅速将有机污染物氧化分解成无毒的物质。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
本实施例提供了一种氧化锌复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)铋掺杂氧化锌：
将100mg的六水合硝酸锌溶解在水中形成A溶液，再将硝酸铋溶解在含有硝酸的水溶液中形成B溶液，然后将B溶液缓慢滴加到A溶液中形成均一的溶液，继续搅拌2h至充分混合，再将其转移到140℃的水热反应釜中，保温22h，结束后将水热釜取出，在空气中自然冷却，冷却后倒出上层清液，过滤水洗至pH为中性为止，所得产品在70℃中干燥12h得到铋掺杂氧化锌；
所述铋掺杂氧化锌中含铋量为0.2wt％。
(2)氧化钨盐CSxWO3:V:Ce：
将WCl6溶于500mL的乙醇溶液中，称取CsCl溶于30mL的乙醇中，称取乙酰丙酮钒溶于25mL的乙醇溶液中，最后称取六水合硝酸铈溶于50mL的乙醇中，将上述溶液均匀混合，混合均匀后再加入2mL的蒸馏水，继续搅拌5h，搅拌结束后旋转蒸发掉乙醇，将得到的粉末在N2和H2的混合气氛围下高温(500℃)煅烧2h，自然冷却得到氧化钨盐CSxWO3:V:Ce；
所述W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.1：0.04：0.006，所述N2与H2的体积比为3：1。
(3)氧化锌和氧化钨盐的复合材料：
先将步骤(1)制备的铋掺杂氧化锌在超声波作用下重新分散在80mL的无水乙醇中得到均一的悬浊液，同样将步骤(2)制备的氧化钨盐CSxWO3:V:Ce在超声波作用下重新分散在60mL的无水乙醇中，在强力搅拌下将氧化钨盐CSxWO3:V:Ce加入到氧化锌的乙醇分散液中，结束后继续搅拌24h，最后在65℃的真空状态下干燥30h获得最终的产品；
所述铋掺杂氧化锌与氧化钨盐CSxWO3:V:Ce的质量比为1：0.2。
实施例2
本实施例提供了一种氧化锌复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)铋掺杂氧化锌：
将90mg的六水合硝酸锌溶解在水中形成A溶液，再将硝酸铋溶解在含有硝酸的水溶液中形成B溶液，然后将B溶液缓慢滴加到A溶液中形成均一的溶液，继续搅拌3h至充分混合，再将其转移到水热反应釜中，水热反应釜置于160℃中保温20h，结束后将水热釜取出，在空气中自然冷却，冷却后倒出上层清液，过滤水洗至pH为中性为止，所得产品在75℃中干燥18h得到铋掺杂氧化锌；
所述铋掺杂氧化锌中含铋量为0.3wt％。
(2)氧化钨盐CSxWO3:V:Ce：
将WCl6溶于500mL的乙醇溶液中，称取CsCl溶于50mL的乙醇中，称取乙酰丙酮钒溶于35mL的乙醇溶液中，最后称取六水合硝酸铈溶于55mL的乙醇中，将上述溶液均匀混合，混合均匀后再加入2mL的蒸馏水，继续搅拌6h，搅拌结束后旋转蒸发掉乙醇，将得到的粉末在N2和H2的混合气氛围下高温(600℃)煅烧2.5h，自然冷却得到氧化钨盐CSxWO3:V:Ce；
所述W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.3：0.03：0.003，所述N2与H2的体积比为4：1。
(3)氧化锌和氧化钨盐的复合材料：
先将步骤(1)制备的铋掺杂氧化锌在超声波作用下重新分散在80mL的无水乙醇中得到均一的悬浊液，同样将步骤(2)制备的氧化钨盐CSxWO3:V:Ce在超声波作用下重新分散在80mL的无水乙醇中，在强力搅拌下将氧化钨盐CSxWO3:V:Ce加入到氧化锌的乙醇分散液中，结束后继续搅拌24h，最后在55℃的真空状态下干燥40h获得最终的产品；
所述铋掺杂氧化锌与氧化钨盐CSxWO3:V:Ce的质量比为1：0.5。
实施例3
本实施例提供了一种氧化锌复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)铋掺杂氧化锌：
将100mg六水合硝酸锌溶解在水中形成A溶液，再将硝酸铋溶解在含有硝酸的水溶液中形成B溶液，然后将B溶液缓慢滴加到A溶液中形成均一的溶液，继续搅拌2h至充分混合，再将其转移到水热反应釜中，水热反应釜置于180℃中保温22h，结束后将水热釜取出，在空气中自然冷却，冷却后倒出上层清液，过滤水洗至pH为中性为止，所得产品在90℃中干燥18h得到铋掺杂氧化锌；
所述铋掺杂氧化锌中含铋量为0.4wt％。
(2)氧化钨盐CSxWO3:V:Ce：
将WCl6溶于600mL的乙醇溶液中，称取CsCl溶于45mL的乙醇中，称取乙酰丙酮钒溶于40mL的乙醇溶液中，最后称取六水合硝酸铈溶于55mL的乙醇中，将上述溶液均匀混合，混合均匀后再加入3mL的蒸馏水，继续搅拌6h，搅拌结束后旋转蒸发掉乙醇，将得到的粉末在N2和H2的混合气氛围下高温(650℃)煅烧4h，自然冷却得到氧化钨盐CSxWO3:V:Ce；
所述W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.4：0.04：0.009，所述N2与H2的体积比为5：1。
(3)氧化锌和氧化钨盐的复合材料：
先将步骤(1)制备的铋掺杂氧化锌在超声波作用下重新分散在100mL的无水乙醇中得到均一的悬浊液，同样将步骤(2)制备的氧化钨盐CSxWO3:V:Ce在超声波作用下重新分散在80mL的无水乙醇中，在强力搅拌下将氧化钨盐CSxWO3:V:Ce加入到氧化锌的乙醇分散液中，结束后继续搅拌24h，最后在70℃的真空状态下干燥36h获得最终的产品；
所述铋掺杂氧化锌与氧化钨盐CSxWO3:V:Ce的质量比为1：0.8。
对比例1
本对比例按照实施例1的方法只合成步骤(1)中铋掺杂氧化锌。
对比例2
本对比例按照实施例1的方法合成铋掺杂氧化锌和氧化钨盐CSxWO3:V:Ce，然后按照步骤(3)中的量将两者进行物理混合。
对比例3
本对比例按照实施例1的方法只合成步骤(2)中CSxWO3:V:Ce。
对比例4
本对比例按照实施例1的方法只合成出纳米氧化锌，具体步骤如下：
将100mg的六水合硝酸锌溶解在水中，搅拌2h至充分混合，再将其转移到140℃的水热反应釜中，保温22h，结束后将水热釜取出，在空气中自然冷却，冷却后倒出上层清液，过滤水洗至pH为中性为止，所得产品在70℃中干燥12h得到纳米氧化锌。
对比例5
本对比例按照实施例1的方法合成出最终产品，具体步骤与实施例1相同，所述铋掺杂氧化锌中含铋量为0.05wt％，其他合成步骤与实施例1相同。
对比例6
本对比例按照实施例1的方法合成出最终产品，具体步骤与实施例1相同，所述铋掺杂氧化锌中含铋量为0.6wt％，其他合成步骤与实施例1相同。
对比例7
本对比例按照实施例1的合成步骤合成出最终产品，步骤(2)中，所述W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.08：0.005：0.002。
对比例8
本对比例按照实施例1的合成步骤合成出最终产品，步骤(2)中，所述W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.6：0.09：0.01。
对比例9
本对比例按照实施例1的方法合成铋掺杂氧化锌，再合成氧化钨盐CSxWO3，最后合成出氧化锌和氧化钨盐的复合材料。合成氧化钨盐CSxWO3的具体步骤如下：
将WCl6溶于500mL的乙醇溶液中，称取CsCl溶于30mL的乙醇中，将上述溶液均匀混合，混合均匀后再加入2mL的蒸馏水，继续搅拌5h，搅拌结束后旋转蒸发掉乙醇，将得到的粉末在N2和H2的混合气氛围下高温(500℃)煅烧2h，自然冷却得到氧化钨盐CSxWO3；
所述W:Cs的摩尔比为1：0.1，所述N2与H2的体积比为3：1。
对比例10：
本对比例按照实施例1的方法合成铋掺杂氧化锌，再合成氧化钨盐CSxWO3：Y：Ce，最后合成出氧化锌和氧化钨盐的复合材料。合成氧化钨盐CSxWO3：Y：Ce的具体步骤如下：
将WCl6溶于500mL的乙醇溶液中，称取CsCl溶于30mL的乙醇中，称取六水合硝酸钇溶于25mL的乙醇溶液中，最后称取六水合硝酸铈溶于50mL的乙醇中，将上述溶液均匀混合，混合均匀后再加入2mL的蒸馏水，继续搅拌5h，搅拌结束后旋转蒸发掉乙醇，将得到的粉末在N2和H2的混合气氛围下高温(500℃)煅烧2h，自然冷却得到氧化钨盐CSxWO3:Y:Ce；
所述W:Cs:Y:Ce的摩尔比为1：0.1：0.04：0.006，所述N2与H2的体积比为3：1。
对比例11：
本对比例按照实施例1的方法合成铋掺杂氧化锌，再合成氧化钨盐CSxWO3：V：Gd，最后合成出氧化锌和氧化钨盐的复合材料。合成氧化钨盐CSxWO3：V：Gd的具体步骤如下：
将WCl6溶于500mL的乙醇溶液中，称取CsCl溶于30mL的乙醇中，称取乙酰丙酮钒溶于25mL的乙醇溶液中，最后称取六水合硝酸钆溶于50mL的乙醇中，将上述溶液均匀混合，混合均匀后再加入2mL的蒸馏水，继续搅拌5h，搅拌结束后旋转蒸发掉乙醇，将得到的粉末在N2和H2的混合气氛围下高温(500℃)煅烧2h，自然冷却得到氧化钨盐CSxWO3:V:Gd；
所述W:Cs:V:Gd的摩尔比为1：0.1：0.04：0.006，所述N2与H2的体积比为3：1。
对上述实施例和对比例制备得到的材料进行性能测试。
测试一：抗菌抗病毒能力
将实施例1-3，对比例1-11中的样品按10wt％的量分散在乙酸乙酯溶液中，再将分散液均匀喷涂在玻璃上方便测试。
按照ISO 21702：2109，JC/T1054-2007中的方法测试抗病毒、抗菌性能，测试结果如下表1所示：
表1
从表1的测试结果可知，铋掺杂氧化锌的抗菌抗病毒能力都要强于未掺杂的氧化锌，铋掺杂量的减少会导致抗菌抗病毒能力减弱同时铋掺杂量的增加并不会使最终产品的抗菌抗病毒能力增强，铋掺杂氧化锌复合氧化钨盐CSxWO3:V:Ce后的抗菌抗病毒强于铋掺杂氧化锌，但氧化钨盐CSxWO3:V:Ce的抗菌抗病毒性能要弱于铋掺杂氧化锌，对比例9、10、11显示CSxWO3:V:Ce的晶格构型有利于产品抗菌抗病毒。
测试二：在日光灯下的除甲醛性能
将实施例1-3，对比例1-11中的样品按10wt％的量分散在乙酸乙酯溶液中，再将分散液均匀喷涂在玻璃上方便测试。
按照JC/1074-2021《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》，试验舱内顶部中心位置放置30w日光灯，然后进行检测，测试结果如下表2所示：
表2
从表2的测试结果可知，铋掺杂氧化锌的除甲醛能力强于未掺杂的氧化锌，铋掺杂量减少会降低除甲醛能力但铋掺杂量升高并不会增强除甲醛的能力。铋掺杂氧化锌复合氧化钨盐CSxWO3:V:Ce后的除甲醛能力得到进一步的提升，其除甲醛能力要好于单独使用氧化钨盐CSxWO3:V:Ce和铋掺杂氧化锌，同时氧化钨盐的类型也会影响除甲醛能力。
测试三：在红外灯下的除甲醛性能
将实施例1-3，对比例1-4中的样品按10wt％的量分散在乙酸乙酯溶液中，再将分散液均匀喷涂在玻璃上方便测试。
按照JC/1074-2021《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》，试验舱内顶部中心位置放置30w红外灯，然后进行检测，测试结果如下表3所示：
表3
从表3的测试结果可知，在红外光照射下，纳米氧化锌的甲醛24h净化效率只有29.55％，铋掺杂氧化锌的甲醛24h净化效率也只有30.45％，在红外光下，铋掺杂氧化锌无法有效发挥除甲醛能力，但铋掺杂氧化锌复合氧化钨盐CSxWO3:V:Ce后的除甲醛能力明显得到提升，其除甲醛能力要好于单独使用氧化钨盐CSxWO3:V:Ce和铋掺杂氧化锌，复合后的复合材料在红外光照射下仍然具有优异的性能，同时氧化钨盐的类型对红外光照射下的性能也有较大影响，V和Ce更有利于氧化钨盐晶格产生更多的自由电子，提升其在红外光下的除甲醛能力。
上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种氧化锌复合材料，其特征在于，所述氧化锌复合材料包括铋掺杂氧化锌、氧化钨盐；所述氧化钨盐中含有铯元素、钒元素和铈元素；所述铋掺杂氧化锌和氧化钨盐之间为Z型异质结结构；所述氧化钨盐的结构为CsxWO3:V:Ce；所述氧化钨盐中W:Cs:V:Ce的摩尔比为1：0.1-0.6：0.02-0.09：0.003-0.01；所述铋掺杂氧化锌与氧化钨盐的质量比为1：0.1-0.9。
2.根据权利要求1所述的氧化锌复合材料，其特征在于，所述铋掺杂氧化锌中铋的掺杂量为0.1wt%-5wt%。
3.权利要求1或2所述的氧化锌复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将锌源溶液和铋源溶液混合，搅拌，进行水热反应，对水热反应后的固体干燥，得到所述铋掺杂氧化锌；
（2）将钨源、铯源、钒源和铈源在醇溶液中混合，搅拌，去除醇溶液，在保护气氛下煅烧，得到所述氧化钨盐；
（3）将所述铋掺杂氧化锌和所述氧化钨盐混合分散在醇溶液中，搅拌，在真空下干燥得到所述氧化锌复合材料。
4.根据权利要求3所述的氧化锌复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述水热反应的温度为120℃-200℃；所述水热反应的时间为18-28h。
5.根据权利要求3所述的氧化锌复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述煅烧的温度为400℃-750℃；所述煅烧的时间为1-5h。
6.权利要求1或2所述的氧化锌复合材料在有机污染物治理中的应用。
7.权利要求1或2所述的氧化锌复合材料在制备抗菌、抗病毒材料中的应用。
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| CN103540315A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-29 | 昆明理工大学 | 一种紫外激发的掺杂铋的镓酸锌蓝色长余辉发光粉 |
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2022
- 2022-10-28 CN CN202211332287.9A patent/CN115724466B/zh active Active
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| Effect of bismuth and vanadium as the varistor forming element in ZnO-based ceramics;Ming zhao et al.;《Journal of Materials Science》;第8206-8211页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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