一種以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑的硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種W聚乙締化咯燒酬為分散劑 的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] CdS量子點(diǎn)作為一種典型的半導(dǎo)體材料，在光催化中表現(xiàn)出高效率的催化活性，并 且可W通過(guò)改變顆粒大小及表面性質(zhì)從而對(duì)能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，因此在光催化產(chǎn)氨中有十 分廣闊的應(yīng)用前景。作為一種重要的半導(dǎo)體，硫化儒（Cd巧具有較大的禁帶寬度（2. 42eV)， 近年來(lái)被廣泛研究。CdS量子點(diǎn)因其優(yōu)異的光學(xué)性能，在光電轉(zhuǎn)換、發(fā)光二極管和光催化降 解有機(jī)污染物等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。然而由于CdS量子點(diǎn)極小的粒徑（1~ lOnm)和較大的表面能，使其極不穩(wěn)定，易于發(fā)生團(tuán)聚，因此通過(guò)簡(jiǎn)單的一鍋合成法來(lái)制備 出具有良好分散性的CdS量子點(diǎn)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。在之前的研究中，通常利用表面活性劑 和高分子作為穩(wěn)定劑來(lái)合成CdS量子點(diǎn)。然而運(yùn)些具有一定潛在毒性的穩(wěn)定劑的引入和復(fù) 雜的合成方法，嚴(yán)重影響了其實(shí)際應(yīng)用。因此需建立一種簡(jiǎn)易的方法來(lái)合成具有良好穩(wěn)定 性的CdS量子點(diǎn)。
[0003] 此外，自從碳納米管被發(fā)現(xiàn)W來(lái)，其合成、純化和生成機(jī)理及應(yīng)用等研究受到眾多 國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。碳納米管獨(dú)特的一維管狀分子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和化學(xué)性 能使它成為納米科學(xué)領(lǐng)域廣泛研究的材料之一。為了拓寬和優(yōu)化碳納米管的應(yīng)用，人們致 力于碳納米管基復(fù)合材料的制備及其性質(zhì)研究。碳納米管非常適合作為"催化劑載體"，人 們通常將活性組份負(fù)載到碳納米管上，制備得到碳納米管負(fù)載催化劑，并用于各種反應(yīng)。 近年來(lái)對(duì)碳納米管作為催化新材料的探索性研究，清楚地顯示出其作為催化劑載體的應(yīng)用 前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種W聚乙締化咯燒酬 為分散劑的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的制備方法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種W聚乙締化咯燒酬為分散 劑的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的制備方法，包括W下步驟：
[0006] (1)碳納米管的預(yù)處理：碳納米管中加入濃硝酸，115~125 °C回流加熱攬拌 8. 5~9. 5h，冷卻，水洗至中性，抽濾烘干；
[0007] 似硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管復(fù)合光催化劑的制備：將步驟（1)中經(jīng)預(yù)處理的 碳納米管、含儒化合物、含硫化合物、聚乙締化咯燒酬和溶劑加入反應(yīng)容器中，超聲攬拌 0. 5~1. 5h，將反應(yīng)容器中的溶液轉(zhuǎn)至水熱反應(yīng)蓋中，80~120°C反應(yīng)20~2地，冷卻，抽 濾，先后用乙醇和水洗涂，烘干后即得產(chǎn)品。
[0008] 進(jìn)一步地，步驟（1)中碳納米管為多壁碳納米管，硝酸的濃度為50~70wt%。
[0009] 進(jìn)一步地，步驟（2)中含儒化合物為乙酸儒或氯化儒，含硫化合物為硫代乙酷胺 或硫化鋼，溶劑為乙二醇或乙醇或甲醇。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟（2)中含儒化合物為碳納米管質(zhì)量的30~50%，含硫化合物為含 儒化合物質(zhì)量的40~50%，聚乙締化咯燒酬為含儒化合物質(zhì)量的50~100%。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：該制備方法較為簡(jiǎn)單，制備條件容易控制，所制備的硫化儒 量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑為綠色環(huán)保高性能催化劑，無(wú)污染，催化效率高，具有一定的應(yīng) 用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的掃描電鏡 圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的透射電鏡 圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的X射線衍 射圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑光降解孔雀 綠的紫外可見(jiàn)吸收光譜隨光照時(shí)間變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，W下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是 對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。 陽(yáng)〇1引實(shí)施例1
[0019] (1)碳納米管的預(yù)處理
[0020] 將多壁碳納米管，置于S口燒瓶中，加入100ml濃度為65%的濃硝酸，115°C回流 加熱攬拌8.化，冷卻后，水洗至中性，抽濾烘干待用。
[0021] (2)硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管復(fù)合光催化劑的制備 陽(yáng)02引將（1)所制備的多壁碳納米管0.Ig置于100ml的燒杯中，加入65ml的乙二醇，稱 取0. 0302g乙酸儒、0. 0151g硫代乙酷胺和0. 0301g聚乙締化咯燒酬加入到燒杯中，超聲攬 拌1.化，結(jié)束后將上述溶液轉(zhuǎn)至200ml的水熱反應(yīng)蓋中，120°C反應(yīng)2地，冷卻后，抽濾，先后 用乙醇和水洗涂，烘干后即得產(chǎn)品。 陽(yáng)〇2引 實(shí)施例2
[0024] (1)碳納米管的預(yù)處理 陽(yáng)0巧]將多壁碳納米管，置于=口燒瓶中，加入150ml濃度為65%的濃硝酸，125°C回流 加熱攬拌9.化，冷卻后，水洗至中性，抽濾烘干待用。
[0026] 似硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管復(fù)合光催化劑的制備
[0027] 將（1)所制備的多壁碳納米管0.Ig置于100ml的燒杯中，加入75ml的乙二醇，稱 取0. 05g乙酸儒、0. 02g硫代乙酷胺和0. 025g聚乙締化咯燒酬加入到燒杯中，超聲攬拌比， 結(jié)束后將上述溶液轉(zhuǎn)至200ml的水熱反應(yīng)蓋中，80°C反應(yīng)20h，冷卻后，抽濾，先后用乙醇和 水洗涂，烘干后即得產(chǎn)品。
[0028] 硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管復(fù)合光催化劑的性能測(cè)定
[0029] 采用日本JSM-6360A型掃描電子顯微鏡觀察實(shí)施例1制備的硫化儒量子點(diǎn)/碳納 米管光催化劑的形貌，掃描電鏡圖如圖1所示，從圖可W看出，本實(shí)施方式制備的硫化儒量 子點(diǎn)/碳納米管催化劑的形貌為管狀且表面分布了大量的尺寸均勻的顆粒。
[0030] 實(shí)施例1所制備的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管催化劑利用日本巧化JEM-2100透 射電子顯微鏡來(lái)觀察顆粒尺寸大小，透射電鏡圖如圖2所示，從圖可W看出硫化儒量子點(diǎn) 尺寸大小約為5~7nm左右，由圖可知硫化儒的晶格間距大約為0. 336nm，對(duì)應(yīng)了硫化儒的 (111)平面。
[0031] 實(shí)施例1所制備的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的晶相結(jié)構(gòu)由日本理學(xué)D/ 111曰又2500?(：自轉(zhuǎn)乂-射線衍射儀分析，其中，乂射線為化祀1(〇()、=：1,540郎乂），電壓40^， 電流100mA，步長(zhǎng)為0.02。，掃描范圍5°~80。。X射線衍射圖譜如圖3所示，由圖可知， 制備的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑為立方閃鋒礦結(jié)構(gòu)，且具有較高的結(jié)晶度。
[0032] 硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的光催化性能W及潛在應(yīng)用性研究
[0033] 將實(shí)施例1中制備的儒量子點(diǎn)/碳納米管作為光催化劑降解孔雀綠溶液，其中孔 雀綠溶液濃度15mg/l，取硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑30mg，先暗反應(yīng)30min達(dá)到吸 附解吸平衡，再進(jìn)行可見(jiàn)光催化反應(yīng)，使用lOOOw氣燈作為光源，每隔一定時(shí)間用滴管抽取 5ml反應(yīng)液，放入高速離屯、機(jī)中離屯、4分鐘，孔雀綠的光降解情況利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 檢測(cè)。
[0034] 實(shí)施例1所制備的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑對(duì)孔雀綠的降解性能如圖4 所示。由圖4可見(jiàn)，在140分鐘內(nèi)孔雀綠幾乎完全降解，可見(jiàn)W聚乙締化咯燒酬為分散劑制 備的硫化儒量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑具有較高的光催化活性。
[0035] W上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完 全可W在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更W及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù) 性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑的硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的制備方法， 其特征是：包括以下步驟： (1) 碳納米管的預(yù)處理：碳納米管中加入硝酸，115~125°C回流加熱攪拌8. 5~9. 5h， 冷卻，水洗至中性，抽濾烘干； (2) 硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管復(fù)合光催化劑的制備：將步驟（1)中經(jīng)預(yù)處理的碳納 米管、含鎘化合物、含硫化合物、聚乙烯吡咯烷酮和溶劑加入反應(yīng)容器中，超聲攪拌0.5~ I. 5h，將反應(yīng)容器中的溶液轉(zhuǎn)至水熱反應(yīng)釜中，80~120°C反應(yīng)20~24h，冷卻，抽濾，先后 用乙醇和水洗滌，烘干后即得產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑的硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管 光催化劑的制備方法，其特征是：所述的步驟（1)中碳納米管為多壁碳納米管，硝酸的濃度 為 50 ~70wt%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑的硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管 光催化劑的制備方法，其特征是：所述的步驟（2)中含鎘化合物為乙酸鎘或氯化鎘，含硫化 合物為硫代乙酰胺或硫化鈉，溶劑為乙二醇或乙醇或甲醇。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑的硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米 管光催化劑的制備方法，其特征是：所述的步驟（2)中含鎘化合物為碳納米管質(zhì)量的30~ 50%，含硫化合物為含鎘化合物質(zhì)量的40~50%，聚乙烯吡咯烷酮為含鎘化合物質(zhì)量的 50 ~100% 〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑的硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑的制備方法，包括步驟：碳納米管的預(yù)處理和硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管復(fù)合光催化劑的制備。本發(fā)明的有益效果是：該制備方法較為簡(jiǎn)單，制備條件容易控制，所制備的硫化鎘量子點(diǎn)/碳納米管光催化劑為綠色環(huán)保高性能催化劑，無(wú)污染，催化效率高，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】B01J27/04, A62D3/17, B01J35/02, A62D101/26, B82Y40/00, B01J32/00, B82Y30/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105013511
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510392596
【發(fā)明人】李忠玉, 方姍姍, 孫蔓佑, 叢田田, 梁倩, 徐松
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日