一种基于三维圆柱形跨尺度结构阵列的光催化反应器及其制备方法

摘要

一种基于三维圆柱形跨尺度结构阵列的光催化反应器及其制备方法。在玻璃基底上将光纤纤芯以250μm或375μm的间距排列，并用PDMS胶单端固定形成第一层光纤纤芯阵列；在垂直于该层光纤纤芯阵列方向上用同样方法制备第二层光纤纤芯阵列；在垂直于第二层光纤纤芯阵列方向上用同样方法制备第三层光纤纤芯阵列，在上述两层和三层三维光纤纤芯阵列上基于水浴法合成ZnO纳米线，最终得到层数和节距确定、表面形貌和光催化性能可控的三维圆柱形跨尺度结构阵列。该方法不但制作成本低、操作简便，而且显著地增大了基底面积、保证了光纤纤芯阵列的精度。在三维光纤纤芯阵列表面上合成ZnO纳米线薄膜，得到三维圆柱形跨尺度结构阵列，进一步增大了催化剂表面面积。

主权项

一种基于三维圆柱形跨尺度结构阵列的光催化反应器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)按PDMS：固化剂为10:1的质量比配制PDMS溶液；2)将多根光纤纤芯按节距为250μm或375μm的间距排列在玻璃基底(1)上，并在其一端滴PDMS溶液，待PDMS溶液固化成PDMS胶(2)后即在玻璃基底(1)上形成第一层三维光纤纤芯阵列(3)；3)在第一层三维光纤纤芯阵列(3)上并沿其垂直方向按节距为250μm或375μm的间距排列第二层三维光纤纤芯阵列(5)，并在其单端滴PDMS溶液，待PDMS溶液固化成PDMS胶(2)将单端固定的第二层三维光纤纤芯阵列(5)设置在第一层三维光纤纤芯阵列(3)的上端；或在第一层三维光纤纤芯阵列(3)上并沿其垂直方向按节距为250μm或375μm的间距排列第二层三维光纤纤芯阵列，并在其单端滴PDMS溶液，待PDMS溶液固化成PDMS胶(2)将单端固定的第二层三维光纤纤芯阵列(5)设置在第一层三维光纤纤芯阵列(3)的上端；然后再在第二层三维光纤纤芯阵列(5)上沿其垂直方向按节距为250μm或375μm的间距排列第三层三维光纤纤芯阵列(6)，并在其单端滴PDMS溶液，待PDMS溶液固化成PDMS胶(2)将单端固定的第三层三维光纤纤芯阵列(6)设置在第二层三维光纤纤芯阵列(5)的上端；4)配制Zn²⁺浓度为1mmol/L的ZnO纳米线种子层溶液，并将步骤3)得到的三维光纤纤芯阵列浸泡在ZnO纳米线种子层溶液中完成种子层溶液的沉积；5)配制Zn²⁺浓度为25mmol/L的ZnO纳米线生长溶液；6)采用水浴法在步骤4)沉积有种子层的三维光纤纤芯阵列上制备ZnO纳米线薄膜；7)对三维光纤纤芯阵列组件进行清洗和干燥，得到2层或3层节距为250μm或375μm的三维圆柱形跨尺度结构阵列的光催化反应器。