一種Ag@AgX/ZnO功能涂層及其制備方法與流程

本發明涉及一種Ag@AgX(X=Cl,Br,I)/ZnO功能涂層及其制備方法，屬于功能涂層制備領域。

背景技術：

氧化鋅（ZnO）是一種具有纖鋅礦結構的寬禁代半導體材料，具有多種優異的物理性能并廣泛應用于橡膠，陶瓷，涂料，光電器件領域。ZnO亞微米線由于其優異的光電性能，引起了國內外研究者的廣泛興趣。豎直生長的ZnO亞微米線已通過如光刻，電子束刻蝕和水熱法等多種制備手段制備。但作為ZnO亞微米線家族的一員，水平生長的ZnO亞微米線的研究則相對較少，基于二維平面（玻璃，石英，硅片，不銹鋼等）的水平生長的ZnO亞微米的研究則少之又少了。

ZnO作為光催化材料只能利用短波長范圍內的紫外光。在實際應用中，可見光的吸收則對新一代的催化劑提出了更高的要求，因為太陽光中約有45%的可見光，而紫外光約則只占5%。因此，從節能的角度，有效利用可見光的吸收可以大大降低實際成本。

近年來，Ag@AgX（X=Cl，Br，I）作為一種表面等離子型光催化劑，對可見光具有響應，由于其優異的光催化性能成為催化領域的研究熱點，并被運用到廢水中染料分子的光催化降解領域。

2010年，Y. Xu等(Journal of Alloys and Compounds 509 (2011) 3286–3292)在水熱條件下通過兩步法制備AgCl@Ag/ZnO粉末催化劑，所負載的AgCl@Ag的尺寸在1微米到100納米之間。負載了AgCl@Ag后的ZnO的光催化效率要優于純ZnO，該催化劑的催化效率在5次重復使用之后仍然能在40min只能降解40%。

2011年，G. Begum等(Chem. Eur. J. 2012, 18, 6847 – 6853)用一步法通過在聚胺介質中生物激勵手段合成AgCl@Ag/ZnO，聚胺作為制備ZnO的所需的礦化作用，并未Ag離子的還原提供電子。在可見光照射下，該催化劑對羅丹明和甲基橙的光催化降解速率分別為0.1204min^-1和0.08159min^-1。

然而上述傳統的粉末催化劑由于技術的限制，往往需要花費大量的時間和能源將粉末狀催化劑從催化相中分離出來，且分離過程中產生的催化劑損耗限制了其有效重復使用，提高了生產成本。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種Ag@AgX(X=Cl,Br,I)/ZnO功能涂層及其制備方法。

實現本發明目的的技術解決方案是：一種Ag@AgX(X=Cl,Br,I)/ZnO功能涂層及其制備方法，采用鋅鹽為前驅體，乙醇為溶劑，乙醇胺為結構導向劑，通過旋涂工藝和高溫熱處理等技術在基底上制備水平生長的ZnO亞微米線功能表面，然后通過依次反復浸泡在鹵鹽和AgNO₃溶液中，得到AgX/ZnO亞微米線功能表面，最后將其光照一段時間，便得到一種水平生長的Ag@AgX/ZnO亞微米線功能涂層。具體包括如下步驟：

步驟a) ，將鋅鹽加入到溶劑乙醇中，然后將乙醇胺逐滴滴入并不斷攪拌，直至鋅鹽完全溶解；

步驟b) ，將步驟a)制得的溶膠涂覆在潔凈的基底表面，用勻膠機以500~1000rev/min的轉速旋涂一段時間，然后在常溫下干燥，再于300-400℃下保溫0.5~1 h，于400 ~600℃下保溫4~6 h后自然冷卻；

步驟 c) ，將步驟b) 中涂覆ZnO的基底依次浸泡在濃度相同的鹵鹽溶液和AgNO₃溶液中10 min~30 min，重復該步驟3次以上，然后將其光照5 min~30 min，即得到所述的Ag@AgX/ZnO功能涂層。

進一步的，步驟a)中，鋅鹽與乙醇的比例為0.1 ~ 1mol/L， 鋅鹽與乙醇胺的摩爾比為0.5 ~ 2。

進一步的，步驟b)中，旋涂時間為15s以上。

進一步的，步驟c)中，鹵鹽為MX，其中，X= Cl、Br、I，M=K、Ca、Na、NH₄等中的任意一種。

進一步的，步驟c)中，鹵鹽溶液和AgNO₃溶液的濃度為0.001M~0.1M。

進一步的，步驟c)中，光源為汞燈或氙燈。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：(1) Ag@AgX/ZnO功能涂層可以克服現階段粉末催化劑難以分離的缺點，可重復使用，降低成本。 (2) Ag@AgX/ZnO功能涂層制備采用軟化學法，其制備方法簡單，無需昂貴的制備設備。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為所制備的水平生長的ZnO亞微米線表面的不同放大倍數的（a）500倍，（b）2000倍，（c）5000倍，（d）10000倍SEM圖。

圖2為所制備的水平生長的ZnO亞微米線表面的AFM圖（a)二維平面圖，（b）三維立體圖，（c）高度分布圖。

圖3為所制備的水平生長的Ag@AgBr/ZnO亞微米線表面的不同放大倍數的（a）1300倍，（b）2500倍，（c）5000倍，（d）10000倍SEM圖。

圖4為所制備的水平生長的Ag@AgCl /ZnO亞微米線表面的（a）XPS全譜，(b)Zn (2p)，（c)O (1s)，（d)Ag (3d)，（e）Cl（2p），（f）C（1s）的高分辨圖

圖5所制備的水平生長的Ag@AgCl/ZnO亞微米線表面的紫外光譜圖。

具體實施方式

下面的實施例可以使本專業技術人員更全面地理解本發明

實施例1：

將0.2 g加入到10 ml溶劑乙醇中，然后將0.25 ml乙醇胺逐滴滴入并不斷攪拌，直至醋酸鋅完全溶解。將所制備的溶膠涂覆在潔凈的硅片表面，用勻膠機以1000 rev/min的轉速旋涂15s，然后在常溫下干燥，然后置于馬弗爐在350 ℃下保溫0.5 h，然后在600℃保溫6 h后自然冷卻。

所制備的水平生長的ZnO亞微米線表面的不同放大倍數的SEM圖見圖1，所制備的水平生長的ZnO亞微米線表面的AFM圖見圖2。

實施例2：

將0.1 g加入到10 ml溶劑乙醇中，然后將0.5 ml乙醇胺逐滴滴入并不斷攪拌，直至醋酸鋅完全溶解。將所制備的溶膠涂覆在潔凈的石英片表面，用勻膠機以700 rev/min的轉速旋涂30s，然后在常溫下干燥，然后置于馬弗爐在350 ℃下保溫0.5 h，然后在600℃保溫5 h后自然冷卻。將所制備的ZnO亞微米線功能表面依次浸泡在濃度均為0.01M的KCl和AgNO₃溶液中15 min，重復該步驟3次，然后將其在氙燈下光照15 min，即得到Ag@AgCl/ZnO亞微米線功能表面。

所制備的Ag@AgCl/ZnO功能表面的不同倍數下的SEM圖見圖3。

實施例3：

將0.4 g加入到10 ml溶劑乙醇中，然后將1 ml乙醇胺逐滴滴入并不斷攪拌，直至醋酸鋅完全溶解。將所制備的溶膠涂覆在潔凈的玻璃片表面，用勻膠機以1000 rev/min的轉速旋涂15 s，然后在常溫下干燥，然后置于馬弗爐在350 ℃下保溫0.5 h，然后在600℃保溫6 h后自然冷卻。將所制備的ZnO亞微米線功能表面依次浸泡在濃度均為0.001M的NaCl和AgNO₃溶液中10 min，重復該步驟3次，然后將其在汞燈下光照5 min，即得到AgCl@Ag/ZnO亞微米線功能表面。

所制備的Ag@AgCl/ZnO功能表面的XPS圖見圖4。

實施例4：

將0.2 g加入到10 ml溶劑乙醇中，然后將0.5 ml乙醇胺逐滴滴入并不斷攪拌，直至醋酸鋅完全溶解。將所制備的溶膠涂覆在潔凈的玻璃片表面，用勻膠機以1000 rev/min的轉速旋涂20s，然后在常溫下干燥，然后置于馬弗爐在350 ℃下保溫0.5 h，然后在600℃保溫6 h后自然冷卻。將所制備的ZnO亞微米線功能表面依次浸泡在濃度均為0.01M的NaBr和AgNO₃溶液中15 min，重復該步驟3次，然后將其在氙燈下光照30 min，即得到Ag@AgBr/ZnO亞微米線功能表面。

所制備的Ag@AgBr/ZnO功能表面的紫外光譜圖見圖5。