一技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法。

二

背景技術(shù)：

含六價鉻離子的工業(yè)廢水以排放量大、難降解、有機(jī)物含量高等特征成為廢水治理工藝中的難點(diǎn)。半導(dǎo)體光催化技術(shù)作為一種高效、綠色的具有廣闊應(yīng)用前景的水處理技術(shù)，日益受到人們的重視(liuzi-li，liuhong-wei，liru.photocatalyticreductionofwastewatercontainingcr(vi)byphotocatalystcu2o[j].jchemengofchineseuniv，2007，21(1)：88-92.；xuyh，liangdh，liuml，etal.preparationandcharacterizationofcu2o-tio2：efficientphotocatalyticdegradationofmethyleneblue[j].materresbull，2008，43(12)：3474-3482.)。在諸多半導(dǎo)體光催化材料中，sns2由于其效率高、能耗低、成本低、應(yīng)用范圍廣以及二次污染少等特點(diǎn)在光催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景(zhangyc，duzn，likw，zhangm.size-controlledhydrothermalsynthesisofsns2nanoparticleswithhighperformanceinvisiblelight-drivenphotocatalyticdegradationofaqueousmethylorange.sep.purif.technol.2011，81，101-107)。但sns2的光催化活性受到光生電子與空穴的高復(fù)合率較低、可見光的利用率、易團(tuán)聚等因素的制約，因此如何提高其光催化活性是人們普遍關(guān)心的問題。其中，非金屬碳摻雜被認(rèn)為是一種很好的擴(kuò)展半導(dǎo)體催化劑響應(yīng)區(qū)域的方法，氧化石墨烯作為一種蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新型碳質(zhì)材料，具有獨(dú)特的二維表面結(jié)構(gòu)、良好的導(dǎo)電性能和較大的比表面積。本發(fā)明采用水熱合成法制備了sns2，并以氧化石墨烯(go)為載體和包覆材料，制得氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料.(go@sns2)，其中g(shù)o作為電子受體能夠抑制光生電子-空穴的復(fù)合，提高了復(fù)合材料的光催化活性。

三

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法，關(guān)鍵技術(shù)是采用sns2為主要光催化劑，go為載體、包裹材料和輔助光催化劑，常溫常壓下經(jīng)敏化、復(fù)合、分離等步驟，制備得到go@sns2目標(biāo)化合物，工藝方法包括如下反應(yīng)步驟：

步驟1)敏化：將sns2、kh550(72％乙醇、20％硅烷、8％水)溶于乙醇、乙腈、或dmf(n，n-二甲基乙酰胺)任意一種溶劑中，于常溫下攪拌，分別依次用100ml質(zhì)量百分濃度為30％的鹽酸、100ml無水乙醇各洗兩次，干燥，得敏化后金屬硫化物：

步驟2)復(fù)合：將敏化后的sns2與go水介質(zhì)混合，磁力攪拌器常溫下攪拌，得均勻分散液：

步驟3)分離：將均勻分散液離心，固體分別用100ml蒸餾水和100ml無水乙醇各洗兩次，在真空度0.1mpa條件下干燥，得go@sns2納米復(fù)合材料。

本發(fā)明所述的一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法，敏化步驟中，每克的二硫化錫需要投入kh550用量為9～15ml、乙醇(乙腈、或dmf中任意一種)溶劑用量為90～110ml。

本發(fā)明所述的一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法，復(fù)合步驟中，每克的金屬二硫化物需要投入go水介質(zhì)用量為330～380ml，其中，go水介質(zhì)是按0.3mggo/ml水的比例，將go攪拌或超聲波分散到水中形成。

本發(fā)明所述的一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法，敏化步驟中的干燥溫度為60～80℃，干燥時間為3～4h，分離步驟中的真空干燥溫度為40～50℃，真空干燥時間為2～4h。

本發(fā)明所述的氧化石墨烯/二硫化錫的制備方法，敏化的攪拌時間為8～14h，復(fù)合的攪拌時間為8～14h。

本發(fā)明所述的一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法，所得目標(biāo)產(chǎn)品作為光催化劑，在中性或酸性條件下，采用可見光照射一段時間能夠很好地去除廢水液中的六價鉻，在大規(guī)模環(huán)境污染治理方面具有廣泛的應(yīng)用。

本發(fā)明所用的sns2可按照文獻(xiàn)(chanchalmondal，mainakganguly，jayapal，aninditaroy，jayasmitajanamorphologycontrolledsynthesisofsns2nanomaterialforpromotingphotocatalyticreductionofaqueouscr(vi)undervisiblelight.langmuir.2014，30，4157-4164)水熱合成方法制備。

依據(jù)本發(fā)明提供的一種氧化石墨烯/二硫化錫復(fù)合材料的制備方法，其技術(shù)關(guān)鍵是采用水熱合成法制備的sns2為主要光催化劑，go為載體、包裹材料和輔助光催化劑，常溫常壓下復(fù)合而成到go@sns2目標(biāo)化合物。本發(fā)明與現(xiàn)有光催化降解技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)為，(1)本發(fā)明中g(shù)o@sns2復(fù)合材料的制備方法簡單易行，工藝參數(shù)易控制，采用水熱合成法制備石墨烯/硫化錫納米復(fù)合材料，能耗低，可有效降低生產(chǎn)成本；(2)所得go@sns2復(fù)合材料充分結(jié)合了納米sns2的優(yōu)良的光催化能力以及go極強(qiáng)的負(fù)載、包覆能力和抑制光生電子-空穴的復(fù)合作用，協(xié)同催化效果優(yōu)良；(3)go@sns2復(fù)合材料在中性、酸性環(huán)境中，以可見光為光源，可以大規(guī)模的處理污染物，降解活性高，降解反應(yīng)結(jié)束后，催化劑不流失，可以很好的回收并循環(huán)使用。

時，依次用100ml質(zhì)量百分濃度為30％的鹽酸、100ml無水乙醇各洗兩次，離心分離，80℃干燥3h，得敏化后金屬硫化物，將敏化后的0.3g金屬硫化物與按比例加入的105mlgo(0.3mg/ml)水介質(zhì)混合，磁力攪拌器攪拌13小時，得均勻分散液，依次用100ml蒸餾水、100ml無水乙醇各洗兩次，固體用乙醇帶出，在真空度0.1mpa條件下40～50℃干燥2～4h，得go@sns2復(fù)合材料。

實(shí)施例3

將0.3g二硫化錫、按比例加入3.5mlkh550溶于30ml乙腈溶劑中，在常溫下攪拌14h，依次用100ml質(zhì)量百分濃度為30％的鹽酸、100ml無水乙醇各洗兩次，離心分離，70℃干燥3.5h，得敏化后金屬硫化物，將敏化后的0.3g金屬硫化物與按比例加入的104mlgo(0.3mg/ml)水介質(zhì)混合，磁力攪拌器攪拌9h，得均勻分散液，依次用100ml蒸餾水、100ml無水乙醇各洗兩次，固體用乙醇帶出，在真空度0.1mpa條件下40～50℃干燥2～4h，得go@sns2復(fù)合材料。

實(shí)施例4

將0.3g二硫化錫、按比例加入3.3mlkh550溶于30ml乙醇溶劑中，在常溫下攪拌10h，依次用100ml質(zhì)量百分濃度為30％的鹽酸、100ml無水乙醇各洗兩次，離心分離，60℃干燥4h，得敏化后金屬硫化物，將敏化后的0.3g金屬硫化物與按比例加入的110mlgo(0.3mg/ml)水介質(zhì)混合，磁力攪拌器攪拌13h，得均勻分散液，依次用100ml蒸餾水、100ml無水乙醇各洗兩次，固體用乙醇帶出，在真空度0.1mpa條件下40～50℃干燥2～4h，得go@sns2復(fù)合材料。

實(shí)施例5

將0.3g二硫化錫、按比例加入4.5mlkh550溶于30ml乙腈溶劑中，在常溫下攪拌9h，依次用100ml質(zhì)量百分濃度為30％的鹽酸、100ml無水乙醇各洗兩次，離心分離80℃干燥3h，得敏化后金屬硫化物，將敏化后的0.3g金屬硫化物與按比例加入的108mlgo(0.3mg/ml)水介質(zhì)混合，磁力攪拌器攪拌14h，得均勻分散液，依次用100ml蒸餾水、100ml無水乙醇各洗兩次，固體用乙醇帶出，在真空度0.1mpa條件下40～50℃干燥2～4h，得go@sns2復(fù)合材料。

實(shí)施例6

將0.3g二硫化錫、按比例加入4.3mlkh550溶于30ml乙醇溶劑中，在常溫下攪拌13h，依次用100ml質(zhì)量百分濃度為30％的鹽酸、100ml無水乙醇各洗兩次，離心分離，65℃干燥4h，得敏化后金屬硫化物，將敏化后的0.3g金屬硫化物與按比例加入的114mlgo(0.3mg/ml)水介質(zhì)混合，磁力攪拌器攪拌9h，得均勻分散液，依次用100ml蒸餾水、100ml無水乙醇各洗兩次，固體用乙醇帶出，在真空度0.1mpa條件下40～50℃干燥2～4h，得go@sns2復(fù)合材料。

實(shí)施例7

光催化效果測試：

1)空白消除。將0.1ggo@sns2復(fù)合材料和100ml2×10^-4mol/lk2cr2o7溶液混合放入250ml燒杯，用黑色塑料袋包裹燒杯幾層，把磁力攪拌器放在柜子里攪拌溶液15h；

2)光降解。待上述反應(yīng)完成后將溶液轉(zhuǎn)移到光降解瓶子里放入光降解儀進(jìn)行光照反應(yīng)，采用模擬自然光照條件的250w疝燈照射。從0min開始取樣，每隔10min取一次樣，每次樣品取3～5ml，然后用分子篩過濾。待反應(yīng)達(dá)到90min的時候結(jié)束光照，對90min內(nèi)取到的10個樣品進(jìn)行紫外分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到30min的時候，六價鉻離子開始減少，達(dá)到90min的時候六價鉻離子濃度為0mol/l。

四附圖說明

圖1是本發(fā)明制備的go@sns2復(fù)合材料的xrd圖。

圖2是本發(fā)明制備的go@sns2復(fù)合材料的tem圖。

圖3是本發(fā)明制備的go@sns2復(fù)合材料的xps圖。

圖4是本發(fā)明制備的go@sns2復(fù)合材料的固體紫外圖。

五具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，其目的是能夠更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。但是實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)做出的改進(jìn)和調(diào)整也應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利和保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

將0.3g二硫化錫、按比例加入2.7mlkh550溶于27ml乙醇溶劑中，在常溫下攪拌12h，依次用100ml質(zhì)量百分濃度為30％的鹽酸、100ml無水乙醇各洗兩次，離心分離，60℃干燥4h，得敏化后金屬硫化物，將敏化后的0.3g金屬硫化物與按比例加入的99mlgo(0.3mg/ml)水介質(zhì)混合，磁力攪拌器常溫下攪拌12h，得均勻分散液，依次用100ml蒸餾水、100ml無水乙醇各洗兩次，離心分離，在真空度0.1mpa條件下40～50℃干燥2～3h，得go@sns2納米復(fù)合材料。

實(shí)施例2

將0.3g二硫化錫、按比例加入3.2mlkh550溶于33mldmf溶劑中，在常溫下攪拌8小。