材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可見光催化劑納米球狀MoSe2材料的制備方法，包括以下步驟：稱取鉬酸鈉和有機硒源硒氰基乙酸鈉，將鉬酸鈉溶解于去離子水中制得鉬酸鈉溶液，將硒氰基乙酸鈉溶解于乙二醇中制得硒氰基乙酸鈉溶液，將鉬酸鈉溶液與硒氰基乙酸鈉溶液進行混合并充分攪拌，直至溶液澄清并充分混合均勻，制得混合液；將混合液轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓反應釜中，水浴加熱，得到反應產(chǎn)物；將反應產(chǎn)物通過離心機離心，收集下層沉淀物，并用去離子水、乙醇洗滌；所洗滌后的產(chǎn)物烘干，再利用真空管式爐在惰性氛圍下退火處理，即可制得納米球狀MoSe2材料。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中的不足，其生產(chǎn)過程安全環(huán)保，特別適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】一種可見光催化劑納米球狀MoSe2M料的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明提供了一種可見光催化納米球狀MoSe2M料的制備方法，及其在光催化領域中的應用，屬于納米材料【技術領域】。

【背景技術】
[0002]自從1970年代以來，不斷惡化的環(huán)境污染和能源短缺增加了潛在的全球危機意識。為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展無污染的環(huán)境修復技術和替代清潔能源供應是一個緊迫的任務。在各種各樣的綠色地球和可再生能源項目進行中，半導體光催化成為最有前景的技術之一。
[0003]而將光催化反應應用在環(huán)境保護和清潔能源等實際應用中，一個最為核心的任務就是開發(fā)在自然光下太陽能利用率高的光催化材料。在過去的幾十年，科學研宄過多的關注在以金屬元素為基礎的金屬氧化物，而對于金屬砸化物的研宄潛能很少被考慮。而過渡型金屬硫族化物(包括MSx和MSex，M代表過渡型金屬元素)有多樣的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，物理性質(zhì)如半導體性，超導性，金屬性，磁性等，化學性質(zhì)如光催化性。因此，制備和研宄這類物質(zhì)的性能逐漸成為近期研宄的熱點。
[0004]MoSe2是過渡族金屬砸化物的一種，它是最近幾年興起的一種新型納米材料，它的半導體性可應用在光電和光電子方面。它具有層狀結(jié)構(gòu)，Mo原子與Se原子之間以較強的共價鍵作用結(jié)合，而層與層之間則依靠較弱的范德華力進行連接。另外，MoSe2納米材料在不同種類的催化，潤滑劑，摩擦性能方面都有應用，并且能夠有效地促進太陽能轉(zhuǎn)換成電能。
[0005]然而MoSe2無論在合成方法還是應用方面都處于起步階段。就目前合成方法看，主要存在著如下問題:①在實驗過程中普遍使用單質(zhì)砸粉為砸源，對于兩相反應時，不能很好接觸，而使反應不能有效進行；②實驗過程中采用H2或水合肼為還原劑，存在一定危險性，且產(chǎn)物產(chǎn)量低，純度低，尺寸范圍寬等。因此，開創(chuàng)新的過渡族金屬MoSe2的制備方法，克服現(xiàn)有方法的缺點成為當前研宄的熱點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種可見光催化劑納米球狀MoSe2M料的制備方法，解決了【背景技術】中的不足，其生產(chǎn)過程安全環(huán)保，特別適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術方案為:
[0008]一種可見光催化劑納米球狀MoSe2材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)、按照1:2?3的摩爾比稱取鉬酸鈉和有機砸源砸氰基乙酸鈉，將鉬酸鈉溶解于去離子水中制得濃度為0.8?1.4moL/L的鉬酸鈉溶液，將砸氰基乙酸鈉溶解于乙二醇中制得濃度為1.6?4.2moL/L的砸氰基乙酸鈉溶液，將鉬酸鈉溶液與砸氰基乙酸鈉溶液進行混合并充分攪拌，直至溶液澄清并充分混合均勻，制得混合液；
[0010](2)、將混合液轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓反應釜中，在180°C?210°C的條件下水浴加熱24?72h，得到反應產(chǎn)物；
[0011](3)、將反應產(chǎn)物通過離心機離心，收集下層沉淀物，并用去離子水、乙醇洗滌；
[0012](4)、所洗滌后的產(chǎn)物烘干，再利用真空管式爐在惰性氛圍、300?550°C的條件下退火處理，即可制得可見光催化劑納米球狀MoSe2材料。
[0013]步驟⑷中所述的惰性氛圍為氬氣或氮氣。
[0014]本發(fā)明中將納米球狀MoSe2材料加入到10mL的濃度為20ppm的羅丹明B溶液中，然后將混合物溶液置于黑暗條件下暗處理磁攪拌lh，使其達到吸附平衡，再加入5?1mLH2O2,或者不加。最后在波長大于420nm的可將光的濾波片照射下進行可見光的光催化反應。反應過程中每隔1min取出1mL懸浮樣品，然后通過離心機離心分離，而將得到的上層清液通過紫外分光光度計測其相應的吸光度值。經(jīng)測試，在可見光照射下，雙氧水存在體系中呈現(xiàn)出優(yōu)良的光催化性能。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用簡單的低溫水熱法制備MoSe2m米微粒，生產(chǎn)過程安全環(huán)保，特別適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。此外，利用此方法制備得到的可見光催化劑MoSe2納米微粒具有好的結(jié)晶度，純度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例所提供的納米球狀MoSe2材料的XRD圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實施例所提供的納米球狀MoSe2材料的SEM圖和TEM圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實施例所提供的納米球狀MoSe^料的光催化性能曲線圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細具體的說明，但是本發(fā)明的保護范圍并不局限于以下實施例。
[0020]實施例1
[0021]本實施例中所提供的可見光催化劑納米球狀MoSe2材料的制備方法如下:將0.02mol Na2MoO4分散在25mL水中，連續(xù)攪拌形成清澈溶液，另一個燒杯中將0.04mol的有機砸源一砸氰基乙酸鈉溶解到25mL的乙二醇中；室溫下將二者進行混合，將混合液進行磁攪拌30min，使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入到10mL高壓反應釜中，210°C條件下反應24h ;將反應后得到的產(chǎn)物通過離心機在7000rpm的離心速率下離心5min，倒掉上層溶液，將得到的下層沉淀物用水、乙醇洗至少3次；所洗滌后的產(chǎn)物真空干燥過夜，再利用真空管式爐在Ar氛圍、450°C的條件下退火處理10h，即可制得可見光催化劑納米球狀MoSe2材料。
[0022]附圖1為本實施例產(chǎn)物在210°C水熱處理24h后的X射線衍射(XRD)圖，由圖可知產(chǎn)物為結(jié)晶性較好的MoSe2,且不存在其他雜質(zhì)相。
[0023]附圖2為本實施例產(chǎn)物的掃描電鏡(SEM)和投射電鏡(TEM)圖片，由圖可見所制備的]?0362呈球狀，這些球由不規(guī)則的納米級片層聚合而成，且所制備的MoSe 2尺寸均一、分布均勻。
[0024]下面測試本實施例中所制備的光催化劑MoSe2m米微粒的催化性能。
[0025]將本實施例中50mg的MoSe2*催化劑加入到10mL的濃度為20ppm的羅丹明B溶液中，然后將混合物溶液置于黑暗條件下進行磁攪拌lh，使其達到吸附平衡，再加入5mLH2O2最后在波長大于420nm的可將光的濾波片照射下進行可見光的光催化反應。反應過程中每隔1min鐘取出1mL懸浮樣品，然后通過離心機在3000rpm的離心速率下離心5min，將懸浮物離心至離心管底部，而將得到的上層清液通過紫外分光光度計測其相應的吸光度值。實施例中以不加入光催化劑，其他步驟相同作為對比試驗。
[0026]由Lamber-Beer定律可知，羅丹明B溶液的濃度與其在特征吸收波長的吸光度的強弱成正比關系，因此，我們可以通過檢測光催化過程中溶液的吸光度值的變化對光催化降解速率進行定量分析，然后再以降解率(R)來衡量光催化劑MoSed^光催化效果。
[0027]R = [ (A0-A) /A0] X 100%
[0028]式中Atl為光照前的吸光度；A是光照時間為t時刻的吸光度。
[0029]納米光催化材料MoSe2催化羅丹明B的降解結(jié)果如圖3所示，可以看出，雖然在只有MoSeJt，在可見光條件下，羅丹明B幾乎不降解；在不加入光催化劑MoSe2只加入5mLH202時，在可見光條件下羅丹明B幾乎沒有降解。而在反應體系中加入5mLH202后，在短短的40min內(nèi)，羅丹明B的降解率達到90%以上。由此可見，本發(fā)明在H2O2存在的條件下，在可見光作用下此362呈現(xiàn)良好的催化性能。這為MoSe 2在可見光條件下的催化奠定了很好的基礎。
[0030]實施例2
[0031]本實施例中所提供的可見光催化劑納米球狀MoSe2材料的制備方法如下:將0.03mol Na2MoO4分散在25mL水中，連續(xù)攪拌形成清澈溶液，另一個燒杯中將0.09mol的有機砸源一砸氰基乙酸鈉溶解到25mL的乙二醇中；室溫下將二者進行混合，將混合液進行磁攪拌30min，使其混合均勻，然后轉(zhuǎn)入到10mL高壓反應釜中，180°C條件下反應65h ;將反應后得到的產(chǎn)物通過離心機在7000rpm的離心速率下離心5min，倒掉上層溶液，將得到的下層沉淀物用水、乙醇洗至少3次；所洗滌后的產(chǎn)物真空干燥過夜，再利用真空管式爐在Ar氛圍、350°C的條件下退火處理12h，即可制得可見光催化劑納米球狀MoSe2材料。
【權(quán)利要求】
1.一種可見光催化劑納米球狀MoSe 2材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、按照1:2?3的摩爾比稱取鉬酸鈉和有機砸源砸氰基乙酸鈉，將鉬酸鈉溶解于去離子水中制得濃度為0.8?1.4moL/L鉬酸鈉溶液，將砸氰基乙酸鈉溶解于乙二醇中制得濃度為1.6?4.2moL/L砸氰基乙酸鈉溶液，將鉬酸鈉溶液與砸氰基乙酸鈉溶液進行混合并充分攪拌，直至溶液澄清并充分混合均勻，制得混合液； (2)、將混合液轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓反應釜中，在180°C?210°C的條件下水浴加熱24?72h，得到反應產(chǎn)物； (3)、將反應產(chǎn)物通過離心機離心，收集下層沉淀物，并用去離子水、乙醇洗滌； (4)、所洗滌后的產(chǎn)物烘干，再利用真空管式爐在惰性氛圍、300?550°C的條件下退火處理，即可制得可見光催化劑納米球狀MoSe2材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光催化劑納米球狀MoSe2M料的制備方法，其特征在于:步驟(4)中所述的惰性氛圍為氬氣或氮氣。
【文檔編號】B01J27/057GK104511290SQ201410853064
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】戴楚, 楊超, 盧佳慧, 田熙科, 王龍艷, 羅東岳 申請人:中國地質(zhì)大學（武漢）