阅读说明：本技术 一种利用甘草地上部分提取液绿色合成纳米氧化锌的方法及其应用 (Method for green synthesis of nano zinc oxide by using licorice aerial part extract and application thereof ) 是由 宋吉明 董庄庄 方晶 于 2021-01-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用甘草地上部分提取液绿色合成纳米氧化锌的方法及其应用。将甘草地上部分干燥、粉碎后,经加热回流提取、过滤、浓缩,得到甘草地上部分提取液；以甘草地上部分提取液和锌源配位得到前驱体、经煅烧绿色合成纳米氧化锌。结果表明以甘草地上部分提取液为生物模板剂制备的纳米氧化锌为六方纤锌矿结构,结晶度良好,晶粒平均尺寸约58.8 nm。以氙灯为光源,在60 min内合成纳米氧化锌对亚甲基蓝(MB)染料降解率可达到98.6%。该制备方法简单、反应条件温和、不需添加额外的化学试剂,且稳定性良好,具有很好的光催化性能。(The invention discloses a method for green synthesis of nano zinc oxide by using an aerial part extract of liquorice and application thereof. Drying and crushing the overground part of the liquorice, heating, refluxing, extracting, filtering and concentrating to obtain an overground part extracting solution of the liquorice; the extraction liquid of the overground part of the liquorice is coordinated with a zinc source to obtain a precursor, and the precursor is calcined to synthesize the nano zinc oxide in a green way. The result shows that the nano zinc oxide prepared by taking the extract of the overground part of the liquorice as the biological template agent has a hexagonal wurtzite structure, good crystallinity and the average size of crystal grains of about 58.8 nm. The degradation rate of the nano zinc oxide to Methylene Blue (MB) dye can reach 98.6 percent within 60 min by taking a xenon lamp as a light source. The preparation method is simple, the reaction condition is mild, no additional chemical reagent is needed to be added, the stability is good, and the photocatalysis performance is good.)

一种利用甘草地上部分提取液绿色合成纳米氧化锌的方法及 其应用

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种利用甘草地上部分提取液绿色合成纳米氧化锌的方法及其应用。

背景技术

纳米材料因其特殊的功能和效应，在科学发展和应用上有重要的意义，它为新材料的发展开辟了一个崭新的研究领域。纳米材料合成大多采用物理、化学和生物合成方法，其中化学合成路线被广泛接受，使用多种无机和有机还原剂，但该方法存在成本高、毒性大、分离困难、危险性高等缺点。在过去的十年来，许多研究者提出运用自然界的生物质或者农业废弃物，如植物叶提取物、花朵、水果、蔬菜、细菌、真菌、藻类等绿色合成纳米材料。绿色合成纳米材料工艺与传统的物理和化学方法相比，具有反应条件温和、使用化学物质毒性小、分离简单、合成成本低等优点。

ZnO是一种新型多功能半导体材料，催化活性强、绿色环保、可重复使用。专利（徐军明等，一种氧化锌制备方法，CN2020107008620）通过水热法控制二水合乙酸锌和氨水的添加量，得到不同形貌的氧化锌，但该方法仍是化学合成路线，存在成本高、毒性大等缺点；文献（罗帆等，藤茶黄酮绿色制备纳米氧化锌及其抗氧化和抗菌性能，精细化工, 2020, 37(09): 1793-1798）通过藤茶黄酮利用溶液燃烧法制备得到纳米氧化锌，并对其进行抗菌、抗氧化性研究，结果表明绿色制备的ZnO具有良好的抗氧化活性和抑菌能力。根据文献调查，目前对甘草地上部分提取液绿色合成纳米氧化锌相关专利还未有报道。本发明以甘草地上部分提取液作为模板，通过配位、煅烧的方式，绿色合成纳米氧化锌纳米粒子，对合成样品进行一系列表征，并测定其光催化降解有机污染物的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用甘草地上部分提取液绿色合成纳米氧化锌的方法及其应用，该制备工艺绿色环保、可大规模生产，且得到的纳米氧化锌具有很好的光催化效果。

本发明包括以下步骤：

1. 甘草地上部分提取液溶液的制备

将甘草地上部分剪裁至小段，用粉碎机粉碎，过80目筛，称取10~100 g甘草地上部分粉末，加入10~20倍量蒸馏水，在65~85℃条件下提取1~3 h，减压抽滤，分离滤液和滤渣，将滤渣重复提取1~3次，合并上清液，旋蒸浓缩至原体积的1/3，即得甘草地上部分提取液，备用。

2.甘草地上部分提取液绿色制备纳米氧化锌

将20~80 ml甘草地上部分提取液在60~80℃磁力搅拌条件下加热，加入六水合硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6H₂O）使其Zn²⁺浓度为0.4~0.8 mmol/L，旋蒸至呈浸膏状。样品在60~80℃鼓风干燥箱中干燥过夜，得到黄色前驱体。将前驱体转至陶瓷坩埚中，在马弗炉中400℃保温2~4 h后取出，得到白色粉末。

3.ZnO纳米粒子对亚甲基蓝（MB）染料的光催化降解

在氙灯光源（300 W）的照射下，评估绿色合成ZnO纳米粒子对MB染料的光催化降解性能。以50 mg ZnO纳米粒子和50~200 ml的MB染料（15 mg/L）组成的体系在玻璃容器中进行，照射前在暗室反应30~60 min达到吸附-脱附平衡后，在氙灯光源下进行催化降解，每隔10 min取出3 ml混合液，离心分离，取上清液通过紫外分光光度计检测664 nm处的吸光度来监测染料浓度。

附图说明：

图1为实施例2制备的ZnO纳米粒子的X-射线衍射（XRD）光谱；

图2为实施例2制备的ZnO纳米粒子的傅里叶红外（FTIR）光谱；；

图3为实施例2制备的ZnO纳米粒子前驱体的热重（TG）变化曲线；

图4为实施例2制备的ZnO纳米粒子的透射电镜（TEM）图片；

图5为实施例3中ZnO纳米粒子光催化降解亚甲基蓝（MB）染料在不同时刻紫外吸收光谱图；

图6为实施例3中ZnO纳米粒子光催化降解MB染料降解率；

具体实施方式

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以下结合实施例对本发明做具体的说明：

实施例1：甘草地上部分提取液的制备

将甘草地上部分剪裁至小段，用粉碎机粉碎过80目筛，准确称取10 g甘草地上部分粉末，加入15倍量水溶液，在85℃条件下提取2 h，减压抽滤分离滤液和滤渣，将滤渣重复提取3次，合并上清液，减压浓缩至原体积的l/3，即得甘草地上部分提取液，备用。

实施例2：甘草地上部分提取液绿色制备氧化锌纳米粒子

取50 ml甘草地上部分提取液在磁力搅拌下80℃加热，加入六水合硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6H₂O）使其Zn²⁺浓度为0.5 mmol/L，旋蒸至呈浸膏状，将样品置于80℃鼓风干燥箱中干燥过夜，得到黄色前驱体。随后，将前驱体转至陶瓷坩埚中，在马弗炉中400℃保温3 h后取出，得到白色纳米氧化锌粉末。

实施例3：ZnO粒子对MB染料的光催化降解

在氙灯光源（300 W）的照射下，评估绿色合成ZnO纳米粒子对MB染料的光催化降解性能。所有实验均在由50 mg ZnO纳米粒子和100 ml的MB染料（15 mg/L）组成的玻璃容器中进行，照射前进行暗室反应30 min达到吸附-脱附平衡后，在氙灯光源下进行催化降解，每隔10 min取出3 ml混合液，离心并通过紫外分光光度计检测664 nm处的吸光度来监测染料浓度。

对合成纳米氧化锌颗粒进行表征，如图1，通过XRD测定合成ZnO纳米粒子的晶型结构，结果表明材料的衍射峰均与标准卡片的六方纤锌矿结构的ZnO的峰位置相对应，且峰形尖锐，没有杂峰出现，所制备的氧化锌结晶度好，纯度高。如图2，ZnO纳米粒子的红外特征如下：3409 cm^-1处的峰可能归因于黄酮、酚类等生物活性中的-OH基团的拉伸；1382 cm^-1处的峰归属于粉体表面桥联羟基的弯曲振动峰，在600 cm^-1至400 cm^-1区域的能带可归因于金属氧拉伸振动频率，即472 cm^-1处为Zn-O的伸缩振动峰，这表明生物还原反应中酮类、羧酸、多元醇和萜类化合物等官能团的参与和起主要作用。如图3，对前驱体进行热重分析，显示前驱体在65℃~380℃为主要失重带，在此温度区间曲线首先迅速下降，然后缓慢下降，在320℃后趋于平缓。此过程主要是中间体表面残留的水分及OH-的分解以及失去部分结晶水造成的，失重率为69%。中间体在380℃左右已基本分解完全，由此热重曲线可得出煅烧制备氧化锌的温度需大于380℃，故煅烧温度为400℃。如图4，通过TEM可以直观的观察到ZnO纳米粒子的六角纤锌矿结构，与XRD分析结果一致，平均直径在58.8 nm左右，粒径分布均匀。

对ZnO纳米粒子降解MB的作用评价，如图5~6，可以看出在60 min内MB溶液很快被降解，且降解率在60 min内达到98.6%，表明绿色合成的纳米氧化锌颗粒具有良好的光催化性能。