[發明專利]一種還原氧化石墨烯復合偏錫酸鋅量子點光催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202011210356.X
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112473648A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 高鵬;汪軍
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J35/00;B82Y30/00;C09K11/02;C09K11/66
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及功能納米材料領域，針對現有技術的偏錫酸鋅的光利用率較低的問題，公開了一種還原氧化石墨烯復合偏錫酸鋅量子點光催化劑的制備方法，通過依次加入氧化石墨烯溶液、葡萄糖、氨水、氧化鋅、錫酸鉀與尿素等原料制得。本發明將偏錫酸鋅與還原氧化石墨烯進行復合，本發明所制得的偏錫酸鋅量子點平均粒徑可達3?5nm，石墨烯具有良好的電子運輸能力，成功制得偏錫酸鋅量子點和還原氧化石墨烯復合納米材料的光催化劑，該催化劑具有較大的比表面積，光吸收光區域拓寬，提高了電子與空穴的分離率，光催化效率在可見范圍內得到了大大提高。

技術領域

本發明涉及功能納米材料領域，尤其是涉及一種還原氧化石墨烯復合偏錫酸鋅量子點光催化劑的制備方法。

背景技術

現代化工行業之所以如此發達，能源源不斷制造出可滿足人們需求的化工產品是因為在現代化工行業中廣泛地使用催化劑。通常而言，催化劑的作用可以歸納成三個方面：降低反應的活化能，將熱力學上不可能進行的化學反應變為可能；提高反應的速率，提高反應的動力學，從而達到降低反應溫度，降低反應能耗的目的；降低目標產物的反應能壘，提高目標產物的選擇性。一般而言，催化劑自身在催化反應中質量和結構沒有發生變化，其中活性位點是處于催化劑表界面處的原子，其表界面結構能影響底物分子的吸附和活化動力學，進而影響催化劑整體的催化活性。對于納米催化劑而言，表面效應尤為重要。

鈣鈦礦結構三元復合氧化物偏錫酸鋅是一種性質優良的主要作用于乙醇的氣敏材料，和其他材料相比，它擁有更優秀的選擇性和靈敏度。近些年來，研究者又開始探究它的其他用途，并發現它能夠成為光催化劑材料。隨著研究的深入，現有偏錫酸鋅量子點的制備中原料毒性較高并且容易產生泡沫、反應產物的粒徑較大，人們還發現偏錫酸鋅由于禁帶寬度達到了3.6e V，只能響應紫外光，對太陽光的利用率不到 5%，這嚴重的限制了 偏錫酸鋅未來的實際應用。因此，拓寬偏錫酸鋅的光吸收光區域，提升其對太陽光的利用率具有重要的意義。

專利號CN201310407573.1，專利名稱“一種水熱法制備偏錫酸鋅的方法”，本發明公開了一種水熱法制備偏錫酸鋅的方法，采用表面活性劑CTAB輔助水熱合成的方法，將七水硫酸鋅和十六烷基三甲基溴化銨溶解，再將五水合四氯化錫和氫氧化鈉溶解，然后進行恒溫滴定，并在150℃下反應6h后隨爐冷卻至室溫，將收集到的白色沉淀用去離子水和無水乙醇多次離心分離，去除沉淀中的雜質離子，最后在70℃空氣氣氛下烘干得到最終產物。本發明通過調控氫氧化鈉的用量，制備出尺寸均勻、結晶度好的多種形貌ZnSnO3晶體。此種制備方法，操作方便，成本低廉，費用低，耗時短，是一種高效經濟的制備方法。

其不足之處在于，發明制得的偏錫酸鋅的最低平均粒徑為40-80nm，其平均粒徑仍然相對較大，因此催化效率仍然不夠高；并且十六烷基三甲基溴化銨為一種陽離子表面活性劑，其在震蕩時會產生大量的泡沫，嚴重影響了后續的反應 并且其毒性較高，在使用具有較大的危險性。

發明內容

本發明是為了克服偏錫酸鋅的光利用率較低的問題，提供一種還原氧化石墨烯復合偏錫酸鋅量子點光催化劑的制備方法，本發明將偏錫酸鋅與還原氧化石墨烯進行復合，本發明所制得的偏錫酸鋅量子點平均粒徑可達3-5nm，石墨烯具有良好的電子運輸能力，成功制得偏錫酸鋅量子點和還原氧化石墨烯復合納米材料的光催化劑，該催化劑具有較大的比表面積，光吸收光區域拓寬，提高了電子與空穴的分離率，光催化效率在可見范圍內得到了大大提高。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種還原氧化石墨烯復合偏錫酸鋅量子點光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）往氧化石墨烯溶液中加入葡萄糖，攪拌至葡萄糖完全溶解，形成第一溶液；

（2）往上述第一溶液中加入氨水混合均勻，形成第二溶液；

（3）將第二溶液水浴加熱反應，反應結束后冷卻至室溫；

（4）離心分離出樣品，依次使用去離子水，無水乙醇進行洗滌，后干燥得到還原氧化石墨烯；