一種石墨烯-硫化物量子點復合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯-硫化物量子點復合材料的制備方法。本發(fā)明的技術方案要點為：一種石墨烯-硫化物量子點復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）將2-8mg氧化石墨烯加入到70mL去離子水中超聲分散得到棕黃色懸濁液；（2）將0.266g醋酸鋅或0.123g醋酸鎘和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入1-5mL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=8-10；（3）將步驟（2）得到的溶液轉移到水熱反應釜中于160-200℃水熱反應6-8h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-硫化物量子點復合材料。本發(fā)明步驟簡單，操作方便，采用水做溶劑，通過一步水熱法制備石墨烯-硫化物量子點復合材料，避免了使用有機溶劑帶來的成本高和環(huán)境不友好的缺點。
【專利說明】—種石墨稀-硫化物量子點復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無機納米材料、光電轉化能量化學【技術領域】，具體涉及一種石墨烯-硫化物量子點復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]汞是一種具有較強毒性的金屬元素，在自然界中主要以單質汞、汞離子以及有機汞三種形式存在，并且在空氣中能夠穩(wěn)定存在。汞離子對人體健康存在多種危害，尤其對于12歲以下的兒童傷害更大。汞能夠通過化學反應轉化為汞離子，再經(jīng)過植物的生物反應轉變?yōu)閷ι窠?jīng)系統(tǒng)有重大危害的甲基汞(有機態(tài))，通過食物鏈的橋梁，甲基汞會進入到人體內(nèi)。人體內(nèi)累積的汞無法通過自身代謝進行排泄，將直接對人體的健康造成重大的威脅，比如造成神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、汞中毒和惡性腫瘤等疾病。因此，對于汞離子檢測的研究對于保證人類健康和環(huán)境保護具有十分重要的意義。目前常用的檢測汞的方法有光譜法和電位滴定法等，但是這些方法都有一定的局限性，比如樣品需要預處理、需要昂貴的儀器、操作復雜和檢測周期長等。光電化學方法由于其靈敏度高、儀器設備簡單和價格低廉等優(yōu)點受到越來越廣泛的關注。
[0003]半導體量子點材料具有量子尺寸效應和表面效應，具有特殊的光電化學性質，但是量子點材料由于具有較高的比表面能，容易團聚，因此會降低其光電活性。而量子點與其它半導體或金屬材料復合則可以避免量子點團聚，保持較好的光電活性。石墨烯，具有特殊的二維結構和很高的電子遷移率，因此被廣泛用作量子點的基底材料。石墨烯-量子點復合材料一方面可以抑制量子點的復合，另一方面量子點的沉積還可以抑制石墨烯的卷曲。另外，石墨烯還具有良好的電子遷移率，因此可以促進光生電荷的分離效率，提高光生電流密度。本發(fā)明利用石墨烯-硫化物量子點復合材料優(yōu)異的光電化學性質建立了汞離子的光電化學檢測方法，該方法靈敏度高，選擇性好，有望用于水溶液中汞離子的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種操作簡單且成本低廉的石墨烯-硫化物量子點復合材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案為:一種石墨烯-硫化物量子點復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將2-8mg氧化石墨烯加入到70mL去離子水中超聲分散得到棕黃色懸濁液；(2)將0.266g醋酸鋅或0.123g醋酸鎘和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入l_5mL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=8-10 ;(3)將步驟(2)得到的溶液轉移到水熱反應釜中于160-200°C水熱反應6-8h。冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-硫化物量子點復合材料。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果:(1)采用水做溶劑，通過一步水熱法制備石墨烯-硫化物量子點復合材料，避免了使用有機溶劑帶來的成本高和環(huán)境不友好的缺點；(2)步驟簡單，操作方便，便于推廣應用；(3)最終產(chǎn)物具有良好的光電活性，可修飾到導電玻璃表面制成光電化學傳感器用于檢測Hg2+。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料的透射電鏡圖，圖2是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料的高分辨透射電鏡圖，圖3是本發(fā)明實施例I制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料的傅里葉紅外光譜圖，圖4是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料修飾的光電極的光電流密度以及向其中加入幾種不同濃度Hg2+之后的光電流密度，圖5是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料修飾的光電極的光電流密度隨Hg2+濃度變化的關系圖。
【具體實施方式】
[0008]以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0009]實施例1
將2mg氧化石墨烯分散在70mL去離子水中，超聲Ih得到透明的棕黃色懸濁液，將0.266g醋酸鋅和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入ImL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=8，將該溶液轉移到IOOmL水熱反應釜中，160°C反應6h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-ZnS量子點復合材料。
[0010]圖1是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-Zns量子點復合材料的透射電鏡圖，從圖中可以看出ZnS量子點均勻地分散在石墨烯片上。圖2是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料的高分辨透射電鏡圖，從圖可以看出ZnS量子點的尺寸約為6nm，晶格間距為0.308nm,歸屬于(001)晶面。圖3是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料的傅里葉紅外光譜圖，石墨烯-ZnS量子點復合材料在1623cm 1處的環(huán)氧峰，1221cm-1和1038(31^1處的C-O的伸縮振動都消失了，說明氧化石墨烯被還原為石墨烯，而且，在1550cm 1處出現(xiàn)C-C的sp2雜化引起的石墨烯的碳骨架峰。圖4是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料修飾的光電極的光電流密度以及向其中加入幾種不同濃度Hg2+之后的光電流密度，顯示光電流密度隨著Hg2+濃度的增大而逐漸增大。圖5是本發(fā)明實施例1制得的石墨烯-ZnS量子點復合材料修飾的光電極的光電流密度隨Hg2+濃度變化的關系圖，Hg2+濃度在40 μ M到400 μ M之間光電流密度(1-1tl)和Hg2+濃度呈線性關系，Itl和I分別是加入Hg2+之前和之后的光電流密度。
[0011]實施例2
將5mg氧化石墨烯分散在70mL去離子水中，超聲Ih得到透明的棕黃色懸濁液，將0.266g醋酸鋅和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入3mL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=9，將該溶液轉移到IOOmL水熱反應釜中，180°C反應7h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-ZnS量子點復合材料。
[0012]實施例3 將8mg氧化石墨烯分散在70mL去離子水中，超聲Ih得到透明的棕黃色懸濁液，將0.266g醋酸鋅和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入5mL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=10，將該溶液轉移到IOOmL水熱反應釜中，200°C反應8h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-ZnS量子點復合材料。
[0013]實施例4
將2mg氧化石墨烯分散在70mL去離子水中，超聲Ih得到透明的棕黃色懸濁液，將0.123g醋酸鎘和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入ImL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=8，將該溶液轉移到IOOmL水熱反應釜中，160°C反應6h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-CdS量子點復合材料。
[0014]實施例5
將5mg氧化石墨烯分散在70mL去離子水中，超聲Ih得到透明的棕黃色懸濁液，將
0.123g醋酸鎘和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入3mL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=9，將該溶液轉移到IOOmL水熱反應釜中，180°C反應7h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-CdS量子點復合材料。
[0015]實施例6
將8mg氧化石墨烯分散在70mL去離子水中，超聲Ih得到透明的棕黃色懸濁液，將
0.123g醋酸鎘和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入5mL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=10，將該溶液轉移到IOOmL水熱反應釜中，200°C反應8h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-CdS量子點復合材料。
[0016]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理，主要特征和優(yōu)點，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍。
【權利要求】
1.一種石墨烯-硫化物量子點復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將2-8mg氧化石墨烯加入到70mL去離子水中超聲分散得到棕黃色懸濁液；(2)將0.266g醋酸鋅或0.123g醋酸鎘和0.228g硫脲依次加入上述懸濁液中，再加入l_5mL聚丙烯酸，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=8-10 ; (3)將步驟(2)得到的溶液轉移到水熱反應釜中于160-200°C水熱反應6-8h，冷卻后，將水熱反應釜底部的黑色沉淀分離，洗滌，烘干即制得石墨烯-硫化物量子點復合材料。
【文檔編號】C01G11/02GK103983672SQ201410215152
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】徐芳, 白丹丹, 武大鵬, 汪瑾, 高志永, 蔣凱 申請人:河南師范大學