一種金包裹氧化鋅花狀微米球的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光催化及氣體傳感器領域，具體涉及一種金包裹氧化鋅花狀微米球的 制備方法。 技術背景
[0002] 隨著化學化工的不斷發展，各種添加劑，增塑劑等材料被應用于各個領域。鄰苯二 甲酸二丁酯DBP作為一種外增塑劑，被廣泛的應用于PVC中做增塑劑，亦用于消化棉合成橡 膠，醋酸纖維，皮革化工油漆等合成材料中做軟化劑。當DBP的濃度達到IOOOppm時就會對 人體產生危害，是一種可疑的致畸物。發表在Environmental Health Perspectives上的 一項由美國疾病控制與預防中心CDC數據得出的研宄結果表明腹部肥胖或患有胰島素抵 抗，即為糖尿病的前兆。的美國男子與沒有這些問題的男子相比，尿液中含有更高水平的 DEHP 和 DBP 代謝物。美國 Consumer Product Safety Improvement Act of 2008，CPSIA 中 section 108規定DBP在兒童玩具和兒童保育用品中被永久禁止使用超過IOOOppm的濃度。 因此，如何有效的來檢測它已成為人們研宄的焦點。ZnO花狀結構具有很大的比表面積，對 于DBP氣體傳感器具有明顯的效果，即使是PPV量級的DBP也能夠很好的檢測到。
[0003] 根據氣敏元件的不同，氣體敏感傳感器可分為半導體氣敏傳感器，電化學氣敏傳 感器，紅外吸收式氣敏傳感器，接觸燃燒式氣敏傳感器和QCM氣敏傳感器等。SnO 2, Fe2O3和 In2O3等半導體納米金屬氧化物已經廣泛被用于02, H2, C0, 014和NH3等常見氣體的實用檢 測。大部分的工業成品氣體傳感器是基于金屬氧化物作為其敏感材料進行工作的。隨著近 年來，QCM技術的發展，納米氧化物作為一類穩定的敏感材料正在用于CH 30H，C2H5OH和DMMP 等有毒可燃氣體的常溫檢測。
[0004] 實驗發現除了上述金屬氧化物半導體之外，對于花狀金屬氧化物ZnO微米材料被 發現應用于QCM氣體檢測具有很好的性能，發現其對各種有害氣體的響應可以達到ppm量 級，尤其是對DBP的響應達到了 IPPb量級，可以很好地用來作為檢測DBP及各種污染物的 含量。
[0005] 隨著工農業的不斷發展，水污染等環境問題使得人們廣泛關注光降解污染物材料 的研宄和制備。ZnO, Eg = 3. 37eV at RT由于其在氣敏、光催化領域有著廣泛應用前景而 引起了人們極大的研宄興趣。但是由于ZnO具有較大的能帶寬帶，只限于在紫外光下實現 光催化性能。為了提高ZnO在紫外光下的光催化性能，我們可以用貴金屬對其進行修飾，當 Au和ZnO接觸，在ZnO中的電子將通過Au和ZnO的界面傳到Au介質中，這樣就會使光生電 子轉移到金屬Au中，而空穴保持在ZnO中，從而減少了電子和空穴結合的幾率，增加光催化 性能。
[0006] 目前，缺乏一種光催化及氣敏特性高的金包裹氧化鋅花狀微米球的制備方法。
【發明內容】
[0007] 本發明所要解決的技術問題是提供一種光催化及氣敏特性高的Au包裹ZnO花狀 微米球的制備方法。
[0008] 為了實現上述目的，本發明通過如下技術方案實現：本發明提供了一種金包裹氧 化鋅花狀微米球的制備方法，包括如下步驟：
[0009] (1)稱取Zn(CH3COOH)2 · 2H20粉末，二水合檸檬酸三鈉粉末，六次甲基四氨溶于 IOOml去離子水中，使三者的物質的摩爾比為10:1:10,攪拌0. 5h ;
[0010] (2)將混合溶液置于血清瓶中，在90-100°C下反應3-5h，然后取出血清瓶在常溫 下冷卻；
[0011] (3)將所得沉淀物用去離子水和無水乙醇交替離心清洗，并將產物在50_70°C下 干燥12h ;
[0012] (4)將干燥后的產物取出，在400°C下退火30min，得到花狀ZnO粉末；
[0013] (5)將ZnO粉末加到IOOml去離子水中，隨后將llOul，質量百分數為1 %的 HAuCl4 · 4H20加入到其中，在油浴IOO-IKTC下加熱15min后，加入3ml，質量百分數為1% 的二水合檸檬酸三鈉，反應40min后取出樣品；
[0014] (6)將所得沉淀物用去離子水和無水乙醇交替離心清洗，并將所得產物在 50-70°C下干燥12h，制得金包裹氧化鋅花狀微米球。
[0015] 進一步地，在步驟⑴中，所述Zn(CH3COOH)2 · 2H20粉末為2. 1951g，純度為 99. 99 %，Sigma-Aldrich，所述二水合檸檬酸三鈉粉末為0. 2941g，純度為99. 99 %， Sigma-Aldrich，所述六次甲基四氨為 I. 40186g，純度為 99. 99%，Sigma-Aldrich。
[0016] 進一步地，在步驟（2)中，所述血清瓶為200ml。
[0017] 有益效果：本發明制備工藝簡單，兩步合成，成本低廉，制備所需原材料便宜，合成 量大，制備工藝簡單，且具有較好的氣敏傳感器性能和光催化性能，因此可推廣并應用于工 業領域。本發明具有較大的比表面積及空心絨球結構，被Au包裹后的光催化性能以及對各 種有害氣體都具有很強的檢測能力都得到明顯提升，尤其對DBP具有很強的響應能力，對 DBP的檢測可以達到PPb量級。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明的ZnO以及Au包裹ZnO花狀微米球的X-射線衍射圖。
[0019] 圖2為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的掃描電鏡照片圖；
[0020] 圖3為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的掃描電鏡照片圖；
[0021] 圖4為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的掃描電鏡照片圖；
[0022] 圖5為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的高分辨透射電子顯微鏡圖；
[0023] 圖6為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的高分辨透射電子顯微鏡圖；
[0024] 圖7為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的高分辨透射電子顯微鏡圖；
[0025] 圖8為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的光催化性能圖；
[0026] 圖9為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球的光催化性能圖；
[0027] 圖10為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球對各種氣體的響應頻率圖；
[0028] 圖11為本發明的ZnO及Au包裹ZnO花狀微米球對各種氣體的響應頻率圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而 更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術 人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式 進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。
[0030] 按照本發明的技術方案，發明人給出以下具體的應用實施例，需要說明的是，以下 實施例僅是說明性的，本發明并不限于這些實施例。
[0031] 本發明提供了一種金包裹氧化鋅花狀微米球的制備方法，包括如下步驟：
[0032] (1)稱取Zn(CH3COOH)2 · 2H20粉末，二水合檸檬酸三鈉粉末，六次甲基四氨溶于 IOOml去離子水中，使三者的物質的摩爾比為10:1:10,攪拌0. 5h ;
[0033] (2)將混合溶液置于血清瓶中，在90-100°C下反應3-5h，然后取出血清瓶在常溫 下冷卻；
[0034] (3)將所得沉淀物用去離子水和無水乙醇交替離心清洗，并將產物在50-70°C下 干燥12h ;
[0035] (4)將干燥后的產物取出，在400°C下退火30min，得到花狀ZnO粉末；
[0036] (5)將ZnO粉末加到IOOml去離子水中，隨后將llOul，質量百分數為1 %的 HAuCl4 · 4H20加入到其中，在油浴IOO-IKTC下加熱15min后，加入3ml，質量百分數為1% 的二水合檸檬酸三鈉，反應40min后取出樣品；
[0037] (6)將所得沉淀物用去離子水和無水乙醇交替離心清洗，并將所得產物在 50-70°C下干燥12h，制得金包裹氧化鋅花狀微米球。
[0038] 本發明制備工藝簡單，兩步合成，成本低廉，制備所需原材料便宜，合成量大，制備 工藝簡單，且具有較好的氣敏傳感器性能和光催化性能，因此可推廣并應用于工業領域。本 發明具有較大的比表面積及空心絨球結構，被Au包裹后的光催化性能以及對各種有害氣 體都具有很強的檢測能力都得到明顯提升，尤其對DBP具有很強的響應能力，對DBP的檢測 可以達到PPb量級。
[0039] 實施例1
[0040] 本發明提供了一種金包裹氧化鋅花狀微米球的制備方法，包括如下步驟：
[0041] (1)稱取 0· Olmol 的 Zn(CH3COOH)2 · 2H20 粉末 2. 1951g，純度為 99. 99 %， Sigma-Aldrich ;0. OOlmol的二水合檸檬酸三鈉粉末0. 2941g，純度為99. 99 %， Sigma-Aldrich ;0,01mol 的六次甲基四氛 I. 40186g，純度為 99. 99%，Sigma-Aldrich 溶于 IOOml去離子水中，攪拌0. 5h ;
[0042] (2)將混合溶液置于血清瓶中，在90°C下反應3h，然后取出血清瓶在常溫下冷卻； 所述血清瓶為200ml。
[0043] (3)將所得沉淀物用去離子水和無水乙醇交替離心清洗，并且將所得產物在50°C 下干燥12h ;
[0044] (4)將干燥后的產物取出，在400°C下退火30min，得到花狀ZnO粉末；
[0045] (5)將ZnO粉末加到IOOml去離子水中，隨后將llOul，質量百分數為1 %的 HAuCl4 · 4H20加入到其中，在油浴100°C下加熱15min后