一種單晶硒納米棒可見光光催化材料的制備方法及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種單晶硒納米棒可見光光催化材料及其制備方法，屬于納米材料
技術(shù)領(lǐng)域，用于降解工業(yè)染料污染物中的染料，尤其是甲基橙。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于可見光響應(yīng)的光催化劑應(yīng)用于太陽能轉(zhuǎn)化，所以搜尋可見光響應(yīng)的光催化 劑迫在眉睫。目前，相比較化合物光催化劑，比如氧化物，鹽類等，人們開始探索一類新型 的可見光響應(yīng)的光催化劑并且將注意力轉(zhuǎn)向單質(zhì)光催化劑（G. Liu, ChemPhysChem 2013 14 (5)，885 - 892)，比如單晶硅5以2.!1.1^叩，六(^.]\&^61'.2009,21，661 - 664.)、（1-5(6· Liu, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9070 - 9073·)、紅磷 P (F. Wang, Appl. Catal. B 2012, 111 -112)和單質(zhì)硒 Se (Y. D. Chiou, Appl. Catal. B 2011，105, 211 - 219.)。
[0003] 在所有的單質(zhì)半導(dǎo)體光催化劑中，t-Se NRs被認(rèn)為是最重要的材料之一，由于 它的間接帶隙為1.8eV從而有很好的半導(dǎo)體性能，它還有獨(dú)特的物理性能如導(dǎo)熱性的各 向異性、高光電導(dǎo)型、超導(dǎo)電性、高壓電性、熱電和非線性光響應(yīng)等等。它應(yīng)用于很多有前 景的領(lǐng)域，比如半導(dǎo)體整流器、靜電復(fù)印術(shù)、太陽能電池、玻璃產(chǎn)業(yè)和攝影曝光儀器等等 (B. Gates, Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 219-227.) 〇
[0004] 作為一種新型的光催化劑，2011年Yao-De Chiou合成了一種單晶硒納米棒 (Applied Catalysis B:Environment, 2011，105, 211-219.)，用于紫外光降解亞甲基藍(lán)，并 探討了其記憶效應(yīng)，在黑暗中也會(huì)產(chǎn)生·〇Η。早在2004年，Sudip Nath合成了無定型a-Se 納米顆粒（Langmuir 2004,20,7880-7883.)，利用分散劑穩(wěn)定納米顆粒防止其團(tuán)聚，再應(yīng) 用于紫外光催化降解亞甲基藍(lán)。由于太陽光中紫外光只占4%左右，利用率低，所以提出可 見光響應(yīng)的半導(dǎo)體是急需的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種可見光光催化材料t-Se NRs的制備方法，解決了【背景技術(shù)】中的 不足，所制備的單晶t-Se NRs，其形貌均一，可大批量生產(chǎn)。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為：
[0007] 一種單晶硒納米棒可見光光催化材料的制備方法，包括以下步驟：（1)、制備無定 型 a -Se :
[0008] 按照1 :2的摩爾比稱取二氧化硒和抗壞血酸，將二氧化硒溶解于去離子水中制得 濃度為〇. 1?〇. 2mol/L的亞硒酸溶液，將抗壞血酸溶解于去離子水中制得濃度為0. 2? 0. 4mol/L的亞硒酸溶液；將亞硒酸溶液滴加進(jìn)抗壞血酸溶液中，滴加完成后，制得紅色的 懸浮液，攪拌懸浮液50?60分鐘，將沉淀物離心并洗滌至中性，最后再離心得到固相產(chǎn)物 a -Se ；
[0009] (2)、制備單晶灰硒t-Se NRs :
[0010] 將制備好的a -Se轉(zhuǎn)移到裝有濃度為0?10_2mol/L的NaOH乙醇溶液的燒杯里， 靜置老化20?24h后，洗滌干燥后得到灰色產(chǎn)物，即為單晶硒納米棒可見光光催化材料 t-SeNRs，通過漫反射光譜測得其半導(dǎo)體帶隙為1. 7?I. 8eV。
[0011] 本發(fā)明所制備的上述單晶硒納米棒可見光光催化材料用于降解工業(yè)染料污染物 中的染料。對(duì)于甲基橙的降解效果尤為明顯。
[0012] 在降解工業(yè)染料污染物中的染料時(shí)，加入少量雙氧水，其光催化速率大大增加。隨 著H2O 2量的增加，光催化速率也在不斷增加。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.利用簡單環(huán)保的"固-溶-固"法合成 了單晶t-Se NRs，其形貌均一，可大批量生產(chǎn)。
[0014] 2.所制備的t-Se NRs具有可見光光催化性，且其可見光催化速率達(dá)到 2X10_2min_1〇
[0015] 4.本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，操作簡單，重復(fù)性好，光催化速率高，是個(gè)優(yōu)良的可見光催化 劑。
[0016] 本發(fā)明通過"固-液-固"兩步法合成單晶t-Se NRs，光催化性能測試結(jié)果表明其 可見光催化速率高，是一種新型高效可見光光催化劑材料。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中所制備的t-Se NRs的XRD圖；
[0018] 圖2為為制備的t-Se NRs可見光光催化劑的能譜分析結(jié)果圖；
[0019] 圖3為利用紫外可見漫反射光譜測已制備的t-Se NRs半導(dǎo)體帶隙的結(jié)果圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明五個(gè)實(shí)施例中所分別制得的t-Se NRs的SEM圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明所制備的t-Se NRs降解甲基橙的效果圖；
[0022] 圖6為當(dāng)添加有H2O2時(shí)制備的t-Se NRs降解甲基橙的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)具體的說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于 以下實(shí)施例。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 本實(shí)施例中所制備的單晶硒納米棒可見光光催化材料t-Se NRs的方法如下：（1) 制備無定型a -Se
[0026] 稱取0. Illg Se02、0. 352g抗壞血酸分別溶于IOmL去離子水中，溶解完全后，向 亞硒酸溶液中緩慢的滴加抗壞血酸溶液，滴加完后，懸浮液呈紅色，繼續(xù)攪拌50min，4000r/ min離心洗滌至中性。最后離心得到固相產(chǎn)物為α-Se。
[0027] (2)制備單晶灰硒t-Se NRs
[0028] 再將制備好的a -Se轉(zhuǎn)移到裝有乙醇的燒杯里，靜置老化24h后，洗滌干燥后得到 灰色產(chǎn)物，為t-Se NRs。
[0029] 本實(shí)施例所制備的產(chǎn)物的物相通過X射線衍射譜（XRD)測試，采用Rigaku D/ Max-RB儀器(Cu Kcx, λ= 1.5418 A)).對(duì)產(chǎn)物表征分析。紫外-可見漫反射光譜（DRS)用 PerkinElmer生產(chǎn)的Lambda 35UV/Vis光譜儀測試的。其產(chǎn)物形貌和尺寸通過Hitachio S-4800型號(hào)的場發(fā)射電子顯微鏡（FESEM)進(jìn)行表征。結(jié)果如下：
[0030] 圖1中是制備的t-Se NRs的XRD圖譜，與標(biāo)準(zhǔn)三角型灰硒卡片完全匹配，表明其 制備的就是單晶t_Se。
[0031] 圖2為制備的t-Se NRs可見光光催化劑的能譜分析，圖中顯示的Cu