本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)楣獯呋?、光電化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

三氧化鎢為一種寬禁帶的n型半導(dǎo)體材料，室溫下的禁帶寬度為2.63ev，可吸收500nm以下的可見(jiàn)光及紫外光，在電致變色、氣敏傳感器、光催化與光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。2d超薄納米結(jié)構(gòu)是一種厚度在單分子層或少分子層范圍的特殊形貌，其平鋪尺寸從幾十個(gè)納米到微米以上，具有超高的比表面積，表現(xiàn)出高度的各向異性和量子限域效應(yīng)。當(dāng)這種特殊的超薄結(jié)構(gòu)材料作為光催化劑時(shí)，光生載流子從體內(nèi)擴(kuò)散到表面所需要的時(shí)間變短，光生電荷分離效率明顯提高。因此，2d超薄水合三氧化鎢將比其體相材料具有更高的光催化活性。

為了追求更高的光催化效率，可通過(guò)構(gòu)建異質(zhì)結(jié)來(lái)達(dá)到目的，進(jìn)一步抑制光生載流子復(fù)合，提高電子-空穴分離效率。石墨烯量子點(diǎn)的直徑在10nm左右，是一種零維的納米材料，它具有較好的熒光穩(wěn)定性、生物相容性、低毒性和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特性，使其在細(xì)胞成像研究、傳感器等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。另外，石墨烯量子點(diǎn)(gqds)具有比表面積大、價(jià)格便宜、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，借助gqds對(duì)光催化劑進(jìn)行改性以提高對(duì)可見(jiàn)光的利用率是目前光催化材料研究的熱點(diǎn)。saud等人制備出gqds與tio2納米線(xiàn)復(fù)合物，表征結(jié)果顯示該復(fù)合物對(duì)污水處理有明顯的效果；gupta等人通過(guò)水熱法制備出了gqds和tio2納米管復(fù)合物，由于gqds具有廣泛吸收可見(jiàn)光和強(qiáng)大的吸附能力，大量的光生電子從tio2轉(zhuǎn)移到石墨烯量子點(diǎn)上，明顯提高了光催化速率。

因此，本發(fā)明將石墨烯量子點(diǎn)與wo3·2h2o超薄納米片結(jié)合，制備石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑，進(jìn)一步提高wo3·2h2o超薄納米片的光催化效率，使其在光電轉(zhuǎn)換、光催化、傳感器等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于解決環(huán)境污染、節(jié)約能源具有重要的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)便、條件簡(jiǎn)單，所制備的石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑具有較高的光催化活性。

本發(fā)明具體步驟如下：

(1)采用超聲法制備石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑，將wo3·2h2o粉末加入到石墨烯量子點(diǎn)溶液中進(jìn)行超聲剝離復(fù)合。稱(chēng)取2-4mgwo3·2h2o塊狀粉末，加入到15ml濃度為1-2mg/ml的gqds溶液中(wo3·2h2o與gqds的質(zhì)量比為4:3)，超聲3-5h后，以10000r/min離心10min，去除上清液，加入適量蒸餾水，再3000r/min離心10min，取上清液，進(jìn)行冷凍干燥，得到gqds/wo3·2h2o納米片復(fù)合光催化劑。

所述的一種制備石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑的方法，其特征在于：步驟(1)中石墨烯量子點(diǎn)為帶有氨基的石墨烯量子點(diǎn)，帶有羥基的石墨烯量子點(diǎn)和帶有羧基的石墨烯量子點(diǎn)中的一種。

所述化學(xué)試劑純度均為化學(xué)純以上純度。

本發(fā)明合成的石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合材料，石墨烯量子點(diǎn)均勻的分布在wo3·2h2o超薄納米片表面，其禁帶寬度為2.5ev之間，能夠較好的吸收可見(jiàn)光。與純的石墨烯量子點(diǎn)和wo3·2h2o超薄納米片相比，石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合產(chǎn)生更大的光電流，具有高效的光催化性能。因此，石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料作為一種可見(jiàn)光響應(yīng)材料，在環(huán)境凈化如降解染料和有毒氣體、光催化制氫，太陽(yáng)能電池等方面具有較大的應(yīng)用潛能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合材料的tem圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備石墨烯量子點(diǎn)、wo3·2h2o超薄納米片和石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合材料的xrd對(duì)比圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的石墨烯量子點(diǎn)、wo3·2h2o超薄納米片和石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合材料的光電化學(xué)性能對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將wo3·2h2o粉末加入到氨基石墨烯量子點(diǎn)溶液中進(jìn)行超聲復(fù)合。稱(chēng)取20mgwo3·2h2o塊狀粉末，加入到15ml濃度為1mg/ml的氨基gqds溶液中，超聲5h后，以10000r/min離心10min，去除上清液，加入適量蒸餾水，再3000r/min離心10min，取上清液，進(jìn)行冷凍干燥，得到gqds/wo3·2h2o納米片復(fù)合光催化劑。

實(shí)施例2

將wo3·2h2o粉末加入到羥基石墨烯量子點(diǎn)溶液中進(jìn)行超聲剝離復(fù)合。稱(chēng)取40mgwo3·2h2o塊狀粉末，加入到15ml濃度為2mg/ml的羥基gqds溶液中，超聲5h后，以10000r/min離心10min，去除上清液，加入適量蒸餾水，再3000r/min離心10min，取上清液，進(jìn)行冷凍干燥，得到gqds/wo3·2h2o納米片復(fù)合光催化劑。

實(shí)施例3

將wo3·2h2o粉末加入到羧基石墨烯量子點(diǎn)溶液中進(jìn)行超聲剝離復(fù)合。稱(chēng)取30mgwo3·2h2o塊狀粉末，加入到15ml濃度為1.5mg/ml的羧基gqds溶液中，超聲3h后，以10000r/min離心10min，去除上清液，加入適量蒸餾水，再3000r/min離心10min，取上清液，進(jìn)行冷凍干燥，得到gqds/wo3·2h2o納米片復(fù)合光催化劑。

實(shí)施例4

將wo3·2h2o粉末加入到氨基石墨烯量子點(diǎn)溶液中進(jìn)行超聲剝離復(fù)合。稱(chēng)取40mgwo3·2h2o塊狀粉末，加入到15ml濃度為2mg/ml的氨基gqds溶液中，超聲4h后，以10000r/min離心10min，去除上清液，加入適量蒸餾水，再3000r/min離心10min，取上清液，進(jìn)行冷凍干燥，得到gqds/wo3·2h2o納米片復(fù)合光催化劑。

上述各實(shí)施例所制備的石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑分散液，通過(guò)旋涂法在ito表面做成光電極，制備電極作為工作電極(面積為1cm²)，輔助電極為鉑電極，飽和甘汞電極(sce)作為參比電極，0.5mna2so4為支持電解質(zhì)溶液，在太陽(yáng)光模擬器(一個(gè)太陽(yáng)的光強(qiáng))下測(cè)試光電化學(xué)性能，從圖3可以看出石墨烯量子點(diǎn)/wo3·2h2o超薄納米片復(fù)合光催化劑的光電流明顯高于石墨烯量子點(diǎn)和wo3·2h2o超薄納米片的光電流。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯量子點(diǎn)/WO3·2H2O超薄納米片復(fù)合光催化劑的制備方法。采用超聲法使石墨烯量子點(diǎn)與被剝離的WO3·2H2O超薄納米片結(jié)合，將一定量的WO3·2H2O塊狀粉末，加入到一定濃度的GQDs溶液中(WO3·2H2O與GQDs的質(zhì)量比為4:3)，超聲3?5h，高速離心去除上清液(含未與WO3·2H2O結(jié)合的石墨烯量子點(diǎn))，加入適量蒸餾水，再3000r/min離心分離，取上清液，冷凍干燥，得到GQDs/WO3·2H2O納米片復(fù)合光催化劑。該方法工藝條件簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，所制備的石墨烯量子點(diǎn)/WO3·2H2O超薄納米片復(fù)合光催化劑能產(chǎn)生較大的光電流，具有較高的光催化活性。

技術(shù)研發(fā)人員：呂慧丹;朱琴;劉勇平;耿鵬;林劍飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：桂林理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.19
技術(shù)公布日：2017.08.18