[發(fā)明專利]一種石墨烯-硫化銻微米棒復(fù)合光催化劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611270877.8
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106582718B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱啟安;魏明楊;胡耐根;王建霞;朱奕;蔣叔立;杜寒宇
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發(fā)明涉及一種石墨烯?硫化銻微米棒復(fù)合光催化劑的制備方法。它包括以下步驟：(1)將氧化石墨烯加入到去離子水中，超聲剝離，得氧化石墨烯?去離子水分散液A；(2)將SbCl₃溶于濃鹽酸，再加入到氧化石墨烯?去離子水分散液A中，攪拌均勻，得混合液B；(3)在去離子水中加入Na₂S₂O₃·5H₂O和NaOH，攪拌溶解后得混合液C；(4)將混合液B倒入混合液C中，不斷攪拌，得混合液D，然后，將混合液D水熱處理6～18小時，冷卻、分離洗滌，干燥后得石墨烯?硫化銻微米棒復(fù)合光催化劑。本發(fā)明采用水熱法制備復(fù)合光催化劑，無需使用乙二醇等有機溶劑，綠色環(huán)保，成本低，產(chǎn)品復(fù)合效果好、可見光光催化活性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光催化功能材料無機合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用水熱法制備石墨烯-硫化銻微米棒復(fù)合光催化劑的方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染日益嚴(yán)重，已嚴(yán)重威脅到人類的生存，環(huán)境污染治理已成為人們亟待解決的重大問題。半導(dǎo)體多相光催化技術(shù)由于具有能直接利用太陽光來降解污染物、使用成本低、適應(yīng)范圍廣、對污染物礦化完全、不會產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點而受到人們的重視。光催化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是開發(fā)出優(yōu)良的光催化劑。

TiO₂光催化劑因具有無毒、光催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好和氧化能力強等優(yōu)點而備受人們的青睞。但是，TiO₂的帶隙能較寬(3.2eV)，導(dǎo)致其只在紫外光范圍有光催化效果，而紫外光只占太陽光很少的一部分。因此，制備出在可見光下具有較高光催化活性的催化劑更具實用應(yīng)用價值。

Sb₂S₃是第V-VI族的重要的直接帶隙半導(dǎo)體材料，由于其顯著的光學(xué)、光電子和電化學(xué)性能，使其在光電傳感器、近紅外光學(xué)器件、光電子設(shè)備及鋰離子電池中具有廣泛的應(yīng)用。特別是其在可見光區(qū)具有大的吸光系數(shù)(α＝10⁵cm^-1)和相對狹窄的能帶間隙(大約1.7eV)，使其在利用太陽能的可見光光催化方面更具應(yīng)用前景。但是，用Sb₂S₃作光催化劑與許多其它的光催化劑一樣，存在著光生電子-空穴對容易復(fù)合、光催化效率低的缺陷。石墨烯(graphene)是一種具有sp²雜化單原子層碳材料，其中存在的大π鍵使得π電子能夠自由移動，這種特殊的結(jié)構(gòu)蘊含了豐富而新奇的物理現(xiàn)象，使得石墨烯具有許多優(yōu)異性能，如突出的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能、完美的量子隧道效應(yīng)以及半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，特別是其具有極高的電子遷移率[200000cm²/(V·s)]和強導(dǎo)電能力，若將其與Sb₂S₃等半導(dǎo)體材料復(fù)合既可以利用Sb₂S₃對可見光吸收能力強又可利用其電子遷移率高、導(dǎo)電能力強的特點，促進光生電子-空穴對的分離，從而提高Sb₂S₃在可見光下的光催化效率。另外，石墨烯擁有巨大的比表面積(2630m²/g)，在光催化過程中能吸附反應(yīng)物而使反應(yīng)物在其表面富集，提高了反應(yīng)物的濃度，從而提高光催化反應(yīng)的速率。