水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝的制作方法

本發明涉及光催化材料的制備。更具體地，涉及一種水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝。

背景技術：

工業的發展伴隨著人類科學技術的進步，而與此同時環境的污染問題也越來越嚴峻，如何控制與有效的解決環境問題是當今人類社會發展的重中之重。而在環境問題之中水污染又是與人類日常生活密不可分的一個重要組成。工業化的迅速發展導致我國的江河、湖泊、地下水受到了不同程度的化學因素的污染，這讓我國人民的生活和生態環境都受到了巨大的威脅和壓力，當前水環境受到化學因素污染的主要包括重金屬、亞硝酸鹽和磷酸鹽等無機污染，農藥、染料、激素以及抗生素等有機污染物以及生活中的洗滌類污染物。而這些污染物對生態環境以及人類的危害程度不盡相同。例如：含有汞、鎘、鎳等重金屬的水會誘發腫瘤的形成；含磷的物質會導致水體富營養化導致植被瘋長造成環境災害。因此，尋找有效的措施來治理水污染問題已經刻不容緩，這不僅關系到生態系統的穩定，也關系到人類的命運。目前，治理水污染的主要途徑包括：采用活性炭、離子纖維或吸附樹脂等吸附劑對廢水中的污染物進行吸附；釆用三氯化鐵、明礬或硫酸亞鐵等絮凝劑進行凝聚，對難溶或不溶于水的污染物進行萃取；利用超濾膜或反滲透膜對廢水進行過濾；利用微生物的代謝作用降解水中的污染物；利用臭氧對水中的有機物進行氧化等。但這些途徑存在運行費用高、去污不徹底和使用范圍窄等諸多缺點。因此，尋求一種運行費用低、去污能力強、不易產生二次污染且使用范圍廣的水污染處理方法具有十分重要的現實意義。

自從發現在二氧化鈦電極上光催化分解水能產生氫氣和氧氣以來，光催化技術引起了科研工作者的廣泛關注。光催化技術可以利用可再生、無污染的太陽光來降解地球上的有毒有害物質，有效地保護生態環境；光催化技術無二次污染，直接將有機物降解為水、二氧化碳和無機鹽類，對環境沒有危害；光催化技術不但可以用作液相和氣相污染物的處理，而且在一定程度上可以用于固相污染物的處理；光催化反應條件溫和、分解速率快并且易于操作；光催化技術可以實現重金屬的回收利用，將污水中的重金屬轉化為低毒或無毒的狀態。以半導體材料為催化劑的光催化技術將為我們提供了一種有效治理環境污染和高效利用太陽能的有效途徑，同時它還可以利用太陽光直接分解水產氫氣，將太陽能轉化為易于存儲、潔凈的化學能，從根本上解決人類面臨的能源和環境問題。納米材料與光催化技術的結合使納米光催化材料的制備及其光催化性能研究已成為科學研究的熱點之一。近年來，納米材料更是演變為當今世界的尖端技術之一，納米材料科學是集凝聚態物理學、膠體化學、配位化學、化學反應動力學、表面和界面化學等學科為一體的交叉科學。納米材料科學包括物理、化學、材料和生物等多門科學，同時也包括信息、微電子、精密機械、計算機、能源、航空航天、化工、紡織、醫藥等設計、制造、測量、控制和制成產品的技術。納米材料的更是有很多奇異：量子尺寸效應、體積效應、表面效應、宏觀量子隧道效應。于細微處顯神奇的納米技術，已經悄悄的走進人們的生活，進入到衣食住行等多個領域，它甚至將會影響到人們的傳統思想方式和生活方式。

近年來通過科學工作者的不斷實驗驗證，納米材料對于水的處理具有較為顯著地效果，而以氧化鋅及其復合材料為光催化劑進行光催化廢水處理的研究吸引了廣大研究者的關注。納米材料的設計合成直接關系到材料科學能否取得突破性的關鍵，制備工藝和方法對所制備出的納米材料的結構和性能有很大影響。因此探索發展納米材料制備的新途徑和新方法，已經成為擺在納米材料研究者面前充滿機遇與挑戰的問題。相關研究人員已經可以通過多種方法來制備不同形貌的納米氧化鋅。納米氧化鋅的主要制備方法有物理法和化學法，化學方法主要有：直接沉淀法、均勻沉淀法、溶膠一凝膠法、水熱法、氣相反應合成法、化學氣相氧化法、噴霧熱分解法。其中水熱法制備具有成本價格較低、制備條件要求不高和環保節能的優點，成為人們的首選方法。但是現有技術中制備的納米氧化鋅依舊存在催化活性低等技術缺陷。

技術實現要素：

本發明的一個目的在于提供一種催化活性高的銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料的水熱法制備工藝。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，包括如下步驟：

(1)準備原料：分別配制鋅鹽水溶液、鎳鹽水溶液和銅鹽水溶液；

(2)制備堿式前驅物；

(3)水熱反應：將堿式前驅物置于反應釜內，加熱，反應；

(4)高溫煅燒：將步驟(3)中反應所得固體置于馬弗爐內進行煅燒。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(2)中，具體包括如下步驟：

(2-1)量取鋅鹽水溶液、鎳鹽水溶液和銅鹽水溶液，均置于燒杯中，攪拌均勻后，置于超聲波清洗器中超聲；

(2-2)稱取表面活性劑并溶解于水中得表面活性劑水溶液，將表面活性劑水溶液加入步驟(2-1)得到的溶液中，攪拌至溶液顏色狀態穩定；

(2-3)滴加濃氨水，直至溶液中的渾濁物消失、溶液轉變為澄清溶液，即得堿式前驅物。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(2-2)中，所述表面活性劑結構式如下：

表面活性劑作為軟模版可以控制納米材料的形成，避免材料發生團聚，得到性能優異的材料。表面活性劑在溶液中能夠形成膠束，膠束本身作為一個微型反應器，其尺寸大小限定了所生成產物的大小和形狀，膠束為納米材料的合成提供了一個具有空間限域的軟模板。而且納米材料合成時由于具有較高的表面能，納米微粒易于團聚。表面活性劑能降低表面能，表面活性劑的輸水基團在微粒表面形成很大的空間位阻，能夠有效防止納米微粒的團聚，增大納米氧化鋅比表面積，活性增強，所以加入表面活性劑制備的納米氧化鋅的催化性能比不加制備的催化活性高。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(3)中，具體包括如下步驟：

(3-1)將制備好的堿式前驅物倒入反應釜內膽中，擰緊反應釜將其置于電熱鼓風干燥箱中，調節溫度，反應；

(3-2)反應結束后，取出反應釜讓其自然冷卻至常溫，待其冷卻之后取出反應釜內膽，將反應釜內膽之中的反應物倒入鋪有濾紙的布氏漏斗中進行抽濾，抽濾所得固體先用蒸餾水進行洗滌，直至洗滌后的水中無氣泡產生，再用無水乙醇洗滌三次，得到白色粉末狀固體；

(3-3)將白色粉末狀固體置于電熱鼓風干燥箱中烘干，取出烘干后的產物待其冷卻至常溫，將其置于瑪瑙研缽中研磨。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(4)中，將研磨后的產物置于坩堝中，將盛有產物的坩堝置于馬弗爐中進行煅燒，待其煅燒完畢之后取出坩堝，讓其自然冷卻至室溫。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(1)中，鋅鹽為六水合硝酸鋅、鎳鹽為六水合硝酸鎳和銅鹽為五水合硫酸銅。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，鋅鹽水溶液的濃度為2mol/l，鎳鹽水溶液的濃度為0.02mol/l，銅鹽水溶液的濃度為0.02mol/l。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(2)中，所量取的鋅鹽水溶液、鎳鹽水溶液和銅鹽水溶液中，鎳的物質的量為鋅的物質的量的0.5-3.5％，銅的物質的量為鋅的物質的量的0.5-3.5％。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(3)中：水熱時間為4-12h、水熱溫度為110-190℃。

上述水熱法制備銅鎳摻雜納米氧化鋅光催化材料工藝，在步驟(4)中：煅燒時間為180-300min、煅燒溫度為400-600℃。

本發明的有益效果如下：本發明以zn(no3)·6h2o，ni(no3)·6h2o，cu(so4)·5h2o為原料采用水熱法制備納米氧化鋅，當催化劑的用量為0.8g/l，經90min高壓汞燈燈光照射時，可使羅丹明b溶液(10mg/l)降解率達到96.9％。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1-1cu、ni共摻雜納米氧化鋅的掃描電子顯微鏡(sem)的照片；

圖1-2cu、ni共摻雜納米氧化鋅的掃描電子顯微鏡(sem)的照片；

圖1-3cu、ni共摻雜納米氧化鋅的掃描電子顯微鏡(sem)的照片；

圖1-4cu、ni共摻雜納米氧化鋅的掃描電子顯微鏡(sem)的照片；

圖2單摻雜ni對納米氧化鋅的形貌與結構的影響；

圖3水熱時間對cu-ni/zno光催化性能的影響；

圖4水熱溫度對cu-ni/zno光催化性能的影響；

圖5煅燒時間對cu-ni/zno光催化性能的影響；

圖6煅燒溫度對cu-ni/zno光催化性能的影響；

圖7cu、ni共摻雜的摻雜量對cu-ni/zno光催化性能的影響；

圖8cu、ni共摻雜的相對摻雜量對納米氧化鋅的形貌與結構的影響；

圖9-1至圖9-4：水熱時間為8h，煅燒溫度為500℃，煅燒時間為3h，改變水熱溫度的cu、ni共摻雜納米氧化鋅采用掃描電子顯微鏡(sem)的照片；

圖9-1水熱溫度為110℃

圖9-2水熱溫度為130℃；

圖9-3為圖9-2的局部放大圖；

圖9-4水熱溫度為170℃。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。

1.1實驗部分

1.1.1試劑與儀器

(1)實驗藥品

表2.1主要實驗試劑

(2)實驗儀器

表2.2主要實驗儀器

1.1.2樣品制備

1.1.2.1cu、ni單摻雜的納米zno的制備以及cu、ni共摻雜的納米zno的制備

分別制取三組不同cu、ni摻雜配比的納米zno：

(第1組)分別量取10ml的2mol/l的zn(no3)·6h2o、10ml的0.02mol/l的ni(no3)·6h2o，其中ni的摩爾量占zn的摩爾量的百分之一。

(第2組)分別量取10ml的2mol/l的zn(no3)·6h2o、10ml的0.02mol/l的cu(so4)·5h2o，其中cu的摩爾量占zn的摩爾量的百分之一。

(第3組)分別量取10ml的2mol/l的zn(no3)·6h2o、10ml的0.02mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.02mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni、cu的摩爾量分別占zn的摩爾量的百分之一。

將量取的三組溶液分別置于200ml的燒杯中，在磁力攪拌器的作用下充分攪拌5min，待其攪拌均勻后，再置于超聲波清洗器中超聲5min，讓金屬離子均勻分散在溶液中，與此同時，分別稱取0.02g的表面活性劑并分別溶解在10ml水中，待其充分溶解之后，分別將其倒入三種溶液的混合液中再進行充分攪拌5min，待溶液顏色狀態穩定之后再向混合液中緩慢滴加濃氨水，直至溶液中的渾濁物消失轉變為澄清溶液，則堿式前驅物制備成功。

表面活性劑結構式如下：

此表面活性劑作為軟模版可以控制納米材料的形成，避免材料發生團聚，得到性能優異的材料。表面活性劑在溶液中能夠形成膠束，膠束本身作為一個微型反應器，其尺寸大小限定了所生成產物的大小和形狀，膠束為納米材料的合成提供了一個具有空間限域的軟模板。而且納米材料合成時由于具有較高的表面能，納米微粒易于團聚。表面活性劑能降低表面能，表面活性劑的輸水基團在微粒表面形成很大的空間位阻，能夠有效防止納米微粒的團聚，增大納米氧化鋅比表面積，活性增強，所以加入表面活性劑制備的納米氧化鋅的催化性能比不加制備的催化活性高。

分別將制備好的堿式前驅物倒入三個反應釜內膽中，擰緊反應釜將其置于電熱鼓風干燥箱中，調節溫度120℃，反應8h之后取出反應釜讓其自然冷卻至常溫，待其冷卻之后取出反應釜內膽，將反應釜內膽之中的反應物倒入鋪有濾紙的布氏漏斗中進行抽濾，抽濾所得固體先用蒸餾水進行多次洗滌，直至洗滌后的水中無氣泡產生，再用無水乙醇洗滌三次。得到白色粉末狀固體，將其置于100℃的電熱鼓風干燥箱中烘干2h，取出烘干后的產物待其冷卻至常溫，將其置于瑪瑙研缽中研磨。將研磨后的產物置于坩堝中，將盛有產物的坩堝置于馬弗爐中進行煅燒，馬弗爐的煅燒溫度為400℃，時間為240min，待其煅燒完畢之后取出坩堝，讓其自然冷卻至室溫。

1.1.3光催化性能的研究

在光催化研究方面一般以甲基橙、亞甲基藍、羅明丹b來模擬環境污染物，而羅明丹b為這三種物質中比較難降解的物質，因此本實驗選擇羅明丹b作為光降解物質，對自制得銅鎳摻雜的納米氧化鋅進行光催化的研究。稱取0.2g的制取的納米氧化鋅，量取250ml的20mg/l的羅明丹b溶液置于500ml燒杯中，將稱取好的納米氧化鋅倒入盛有羅明丹b溶液的燒杯中，將燒杯置于超聲波清洗器超聲5min，超聲完畢后，將含有納米氧化鋅的羅明丹b溶液倒進光催化裝置中進行光催化。光催化裝置為250w高壓汞燈為光源進行照射，催化時間為90min，催化完成后取出催化后的溶液，對所取溶液進行離心，將完成離心后的液體在552nm下的分光光度計下進行吸光度的測量。

采用紫外-可見分光光度計對所得樣品進行吸光度的測定，在最大吸收波長552nm處測定羅明丹b的吸光度，由于在一定范圍內吸光度a與溶液的濃度是成正比例關系的，因此可用(1)式來進行納米氧化鋅對羅明丹b的降解率的計算：

降解率＝(1-a/a0)*100％(1)

式(1)中a為降解后的吸光度值、a0為未降解之前的吸光度值

1.1.4樣品表征

圖1-1、圖1-2，圖1-3、圖1-4是cu、ni共摻雜納米氧化鋅針對同一樣品的掃描電子顯微鏡(sem)的照片。

2.結果與分析

納米氧化鋅形貌與結構的影響因素的研究

2.1單摻雜cu、ni和共摻雜cu、ni分別對納米氧化鋅形貌與結構的影響因素的研究

分別取0.2g制得的單摻雜ni、單摻雜cu和共摻雜cu、ni的納米氧化鋅進行光催化的檢測。如表1和圖2。

表1

金屬離子摻雜可以降低電子一空穴的復合速率，擴大光譜對應范圍。相關研究人員用s.1一gel法在zno中摻入cu，結果在480一650nm的較寬范圍內出現反射率下降的現象，說明cu的摻雜可在半導體禁帶內嵌入提供和接受激發電子的金屬帶，從而使半導體的吸光范圍向可見光波段擴展，使其對羅明丹b的降解率提高。

2.2共摻雜cu、ni對納米氧化鋅形貌與結構的影響因素的研究

2.2.1反應釜中水熱反應時間對納米氧化鋅的形貌與結構的影響

取適量堿式前驅物為原料于反應釜中，通過改變在電熱鼓風干燥箱中的反應時間來制得不同相貌的納米氧化鋅，而通過對羅明丹b的光催化效果來確定反應的最適反應時間。

取五組新制得的堿式前驅物于反應釜中，分別在120℃的反應時間為4h、6h、8h、10h、12h五個溫度之下反應，反應完畢之后進行抽濾，抽濾完成后將所制得的固體放入電熱鼓風干燥箱中進行烘干，烘干完成后再進行研磨，將研磨后所得固體置于馬弗爐中煅燒，煅燒時間為240min，溫度為400℃，反應結束之后制得銅鎳摻雜納米氧化鋅，對所制得的五種不同條件之下納米氧化鋅進行光催化性能的檢測。如表2和圖3。

表2

圖3為水熱溫度120℃下不同水熱反應時間得到的1％cu和％1ni摻雜zno在高壓汞燈燈光下對羅丹明b的光催化降解曲線圖。從圖中可以看出，隨著水熱時間的延長，光催化的降解率逐漸升高，達到8h后為降解率最大，而后又逐漸降低。由于在相同的水熱溫度下，隨著水熱反應時間增長，當水熱時間過短時，納米晶體還未長成最佳結構晶體的顆粒尺寸過小，吸收光的強度減弱，光催化降解能力減弱而水熱時間過長加速了晶體的長大速率，使晶體顆粒尺寸變大，比表面積減小，吸收強度也會減弱，光催化降解能力相對應也會下降。

2.2.2反應釜中水熱反應溫度對納米氧化鋅的形貌與結構的影響

取適量堿式前驅物為原料于反應釜中，通過改變在電熱鼓風干燥箱中的反應溫度來制得不同相貌的納米氧化鋅，而通過對羅明丹b的光催化效果來確定反應的最適反應溫度。

取五組新制得的堿式前驅物于反應釜中，分別在反應時間為8h，反應溫度為110℃、130℃、150℃、170℃、190℃五種不同溫度之下反應，反應完畢之后進行抽濾，抽濾完成后將所制得的固體放入電熱鼓風干燥箱中進行烘干，烘干完成后再進行研磨，將研磨后所得固體置于馬弗爐中煅燒，煅燒時間為240min，溫度為400℃，反應結束之后制得銅鎳摻雜納米氧化鋅，對所制得的五種不同條件之下納米氧化鋅進行光催化性能的檢測。如表3和圖4。

表3

圖4為水熱時間為8h下不同水熱溫度得到的1％cu和％1ni摻雜zno在高壓汞燈燈光下對羅丹明b的光催化降解曲線圖。從圖中可以看出，隨著水熱溫度的升高達到130℃，光催化效果達到最大，而后溫度繼續上升光催化效果下降。由于反應溫度的不同，反應釜中的氣體與液體之間的轉化及對流速度不盡相同，從而對納米晶粒的生長和晶核形成速度都會產生效果不同的影響，所以不同的反應溫度下得到的粒子的尺寸不同，反應溫度過高，反應釜內壓力升高，晶體生長速率越快，產物粒徑會變大，比表面積變小，對光的吸收強度將減弱，催化效果也會減弱。而反應溫度過低，晶體生長不成功不完整，晶體中可能存在結構上的缺陷，對光的吸收強度將減弱，催化效果也會減弱。關于水熱溫度對晶體的影響參見圖9-1至圖9-2：當水熱溫度為110℃時，顆粒結晶度較小，而水熱溫度為170℃時，顆粒結晶度又會偏大，顆粒結晶度的過大或者過小都會減小樣品的比表面積，從而降低對羅丹明b的光催化效率。

2.2.3馬弗爐中煅燒時間對納米氧化鋅的形貌與結構的影響

取適量堿式前驅物為原料于反應釜中，通過改變在馬弗爐中煅燒時間來制得不同相貌的納米氧化鋅，而通過對羅明丹b的光催化效果來確定反應的最適煅燒時間。

取五組新制得的堿式前驅物于反應釜中，分別在反應時間為8h，反應溫度為130℃溫度之下反應，反應完畢之后進行抽濾，抽濾完成后將所制得的固體放入電熱鼓風干燥箱中進行烘干，烘干完成后再進行研磨，將研磨后所得固體置于馬弗爐中煅燒，煅燒時間分別為180min、210min、240min、270min、300min，溫度為400℃，反應結束之后制得銅鎳摻雜納米氧化鋅，對所制得的五種不同條件之下納米氧化鋅進行光催化性能的檢測。如表4和圖5。

表4

圖5為通過改變煅燒時間得到的1％cu和％1ni摻雜zno在高壓汞燈燈光下對羅丹明b的光催化降解曲線圖。從圖中可以看出，隨著煅燒時間的延長，光催化效果逐漸降低。根據掃描電子顯微鏡(sem)和x射線衍射(xrd)的檢測結果推測，由于煅燒時間過長產物粒子的粒徑會隨著時間的延長隨之增大，還可能產生團聚現象，團聚現象過于嚴重后會導致所得到的產物的比表面積降低，與降解物的接觸面積減小，從而導致光激發效率降低，光催化活性下降。

2.2.4馬弗爐中煅燒溫度對納米氧化鋅的形貌與結構的影響

取適量堿式前驅物為原料于反應釜中，通過改變在馬弗爐中煅燒時間來制得不同相貌的納米氧化鋅，而通過對羅明丹b的光催化效果來確定反應的最適煅燒時間。

取五組新制得的堿式前驅物于反應釜中，分別在反應時間為8h，反應溫度為130℃溫度之下反應，反應完畢之后進行抽濾，抽濾完成后將所制得的固體放入電熱鼓風干燥箱中進行烘干，烘干完成后再進行研磨，將研磨后所得固體置于馬弗爐中煅燒，煅燒時間為180min，溫度分別為400℃、450℃、500℃、550℃、600℃，反應結束之后制得銅鎳摻雜納米氧化鋅，對所制得的五種不同條件之下納米氧化鋅進行光催化性能的檢測。如表5和圖6。

表5

圖6為通過改變煅燒溫度得到的1％cu和％1ni摻雜zno在高壓汞燈燈光下對羅丹明b的光催化降解曲線圖。從圖中可以看出，隨著煅燒溫度的上升光催化效果也逐漸升高，當溫度達到550℃時光催化效果達到最佳，當溫度繼續上升后，其催化效果又會減小。根據掃描電子顯微鏡(sem)和x射線衍射(xrd)的檢測結果推測，當煅燒溫度過低時，其中的有機和無機組分還繼續存在，從而阻礙納米材料對催化對象的催化反應，使催化效果降低；而當溫度過高時，產物粒子的粒徑也會由于溫度的因素而產生團聚效應，降低其催化效果。

2.2.5cu、ni共摻雜的摻雜量對納米氧化鋅的形貌與結構的影響

量取10ml的2mol/l的zn(no3)·6h2o、10ml，分別取：

(1)10ml的0.01mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.01mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni、cu的摩爾量分別占zn的摩爾量的0.5％，

(2)10ml的0.02mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.02mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni、cu的摩爾量分別占zn的摩爾量的1％，

(3)10ml的0.03mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.03mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni、cu的摩爾量分別占zn的摩爾量的1.5％，

(4)10ml的0.04mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.04mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni、cu的摩爾量分別占zn的摩爾量的2％，

(5)10ml的0.05mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.05mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni、cu的摩爾量分別占zn的摩爾量的2.5％，

(6)10ml的0.06mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.06mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni、cu的摩爾量分別占zn的摩爾量的3％，而后按照1.1.2.1中cu、ni共摻雜的納米zno的制備方法制備出六組ni、cu占zn不同摩爾量的堿式前驅物。

取(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)六組新制得的堿式前驅物于反應釜中，分別在反應時間為8h，反應溫度為130℃溫度之下反應，反應完畢之后進行抽濾，抽濾完成后將所制得的固體放入電熱鼓風干燥箱中進行烘干，烘干完成后再進行研磨，將研磨后所得固體置于馬弗爐中煅燒，煅燒時間為180min，溫度為550℃，反應結束之后制得銅鎳摻雜納米氧化鋅，對所制得的五種不同條件之下納米氧化鋅進行光催化性能的檢測。如表6和圖7。

表6

圖7通過改變cu、ni共摻雜的摻雜量而得到不同摻雜量的zno在高壓汞燈燈光下對羅丹明b的光催化降解曲線圖。從圖中可以看出，當cu和ni摻雜量同時都為2％時，光催化的效果可以達到最佳，因而，適當的cu-ni共摻雜能擴大納米zno對光的吸收范圍，提高光生電子-空穴對的有效分離，使zno光催化效率提高。但當cu或ni摻入量過大時，由于捕獲載流子的捕獲位間距離變小，摻雜離子演變成為電子和空穴的復合中心，從而降低了zno的光催化活性。由xrd結果可知，cu-ni共摻雜會影響zno的結晶度，，隨著cu-ni共摻雜量的增加，zno結晶度逐漸下降.，這可能不利于共摻雜zno的光催化活性的提高。

2.2.6cu、ni共摻雜的相對摻雜量對納米氧化鋅的形貌與結構的影響

量取10ml，2mol/l的zn(no3)·6h2o、10ml，分別量取：

(1)10ml的0.01mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.07mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni的摩爾質量占zn的摩爾質量的0.5％，cu的摩爾質量占zn的摩爾質量的3.5％；

(2)10ml的0.02mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.06mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni的摩爾質量占zn的摩爾質量的1.0％，cu的摩爾質量占zn的摩爾質量的3.0％；

(3)10ml的0.03mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.05mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni的摩爾質量占zn的摩爾質量的1.5％，cu的摩爾質量占zn的摩爾質量的2.5％；

(4)10ml的0.04mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.04mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni的摩爾質量占zn的摩爾質量的2.0％，cu的摩爾質量占zn的摩爾質量的2.0％；

(5)10ml的0.05mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.03mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni的摩爾質量占zn的摩爾質量的2.0％，cu的摩爾質量占zn的摩爾質量的1.5％；

(6)10ml的0.06mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.02mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni的摩爾質量占zn的摩爾質量的2.5％，cu的摩爾質量占zn的摩爾質量的1.0％；

(7)10ml的0.07mol/l的ni(no3)·6h2o、10ml的0.01mol/l的cu(so4)·5h2o，其中ni的摩爾質量占zn的摩爾質量的3.0％，cu的摩爾質量占zn的摩爾質量的0.5％。

而后按照2.1.1.2.2cu、ni共摻雜的納米zno的制備方法制備出五組ni、cu占zn不同摩爾質量堿式前驅物。

取(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)七組新制得的堿式前驅物于反應釜中，分別在反應時間為8h，反應溫度為130℃溫度之下反應，反應完畢之后進行抽濾，抽濾完成后將所制得的固體放入電熱鼓風干燥箱中進行烘干，烘干完成后再進行研磨，將研磨后所得固體置于馬弗爐中煅燒，煅燒時間為180min，溫度為550℃，反應結束之后制得銅鎳摻雜納米氧化鋅，對所制得的五種不同條件之下納米氧化鋅進行光催化性能的檢測。如表7和圖8。

表7

圖8通過改變cu、ni共摻雜的摻雜量而得到不同摻雜量的zno在高壓汞燈燈光下對羅丹明b的光催化降解曲線圖。從圖中可以看出，當cu的摻雜量為1.0％，ni的摻雜量為3.0％光催化的效果可以達到最佳，使cu²⁺、ni²⁺可能成為光生空穴的捕獲劑，從而間接地使光生電子和空穴發生復合，并發出熒光，導致樣品的熒光強度有所增大，而光催化活性卻有所下降，另外，在有較大量的cu²⁺、ni²⁺不能以摻雜的形式進入晶格，而是以氧化銅和氧化鎳的形式附著在zno的表面，從而使zno晶體的吸光能力降低，降低其光催化效果。

3.結論

本發明通過水熱法制備cu、ni單摻雜納米氧化鋅(cu/zno，ni/zno)和cu、ni共摻雜納米氧化鋅。

(cu-ni/zno)，對其進行了光催化性能的檢測，結果表明單摻雜具有一定的光催化效果，單摻雜cu降解羅明丹b(10mg/l)的降解率為65.3％左右，單摻雜ni降解羅明丹b(10mg/l)的降解率為62.5％左右，而通過某些金屬離子的共摻雜可以顯著地提高光催化的效果；對金屬共摻雜進行更深入的研究進而確定出了制備cu、ni共摻雜納米氧化鋅(cu-ni/zno)最佳條件：水熱時間為8h、水熱溫度為130℃、煅燒時間為180min、煅燒溫度為550℃、金屬共摻雜的摻雜量cu、ni同時為0.0004mol，即cu、ni的摩爾質量摻雜量分別為zn的摩爾質量的2％，金屬摻雜的相對摻雜量cu為0.0002mol、ni為0.0006mol，即cu的摩爾質量摻雜量為zn的摩爾質量的1％，ni摩爾質量摻雜量為zn的摩爾質量的3％，此時降解羅明丹b(10mg/l)的降解率為96.9％左右。在相同條件下cu、ni共摻雜納米氧化鋅(cu-ni/zno)較之cu、ni單摻雜納米氧化鋅(cu/zno，ni/zno)光催化降解羅明丹b(10mg/l)提高了30％左后。可見共摻雜是提高納米zno光催化效率的有效方法，具有十分重要的研究價值和應用價值。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。