專利名稱：金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)、材料、催化、環(huán)境領(lǐng)域，特別是涉及金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
碳材料具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性質(zhì)，金屬納米粒子在碳材料表面的修飾在納米科學(xué)與技術(shù)中有著重要的應(yīng)用。石墨炔的成功制備(G.X.Li，Y.L.Li，H. B. Liu, Y. B. Guo, Y. J. Li, D. B. Zhu. Chem. Commun.，2010，46，3256-3258.)，使得碳材料“家族”又誕生了一個(gè)新的成員。石墨炔具有特殊的電子結(jié)構(gòu)，大的比表面和多孔結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的化學(xué)、光和熱穩(wěn)定性以及電學(xué)性能。金屬納米粒子在催化方面，尤其在光催化降解偶氮染料發(fā)面的應(yīng)用已受到廣泛的關(guān)注(A. Henglein. Chem. Rev.，1989，89，1861-1873. L. N. Lewis. Chem. Rev.，1993，93，2667-2692. D. Astruc, F. Lu, J. R. Aranzaes. Angew. Chem. Int. Ed.，2005，44， 7852-7872.)，偶氮染料被廣泛用于紡織品、造紙、食品、皮革、化妝品和制藥工業(yè)，很難降解，因此對(duì)環(huán)境、生物有很大的危害(J. Q. Gao, R. Z. Jiang, J. Wang，P. L. Kang, B. X. Wang， Y. Li, K. Li, Χ· D. Zhang. Ultrason. Sonochem.，2011，18，541-548.)。目前用于降解偶氮染料的傳統(tǒng)方法有吸附、絮凝、生物方法以及化學(xué)方法(S. S. Patil, V.M. Shinde. Environ. Sci. Technol. , 1988, 22,1160-1165. Α. Τ. More, A. Vira, S. Fogel. Environ. Sci. Technol., 1989，23，403-406.)，這些方法通常在降解偶氮染料的過(guò)程中產(chǎn)生新的污染物，從而帶來(lái)新的污染，需要作進(jìn)一步的處理(I.Arslan，I. A. Balcioglu, Τ. Tuhkanen，D. Bahnemann. J. Environ. Eng. ，2000，126,903-911. N. Stock, J. Peller, K. Vinodgopal, P. V. Kamat. Environ. Sci. Technol.，2000，34，1747-1750.)。近幾年先進(jìn)氧化技術(shù)(advanced oxidation process)被成功用于降解偶氮染料，但由于技術(shù)條件的限制，此方法在實(shí)際應(yīng)用中不能完全降解高濃度的偶氮染料(R. A. Torres, J. I. Nieto, Ε. Combet. App 1. Catal. B Environ.，2008，80，168-175.)。TiO2和ZnO納米粒子被廣泛用于降解偶氮染料，但TiO2和 SiO的電子空穴對(duì)重組較快，而且它們的帶隙較寬，只能吸收紫外光，這些因素都限制了其降解偶氮染料的效率，同時(shí)這些納米粒子均是粉末狀物質(zhì)，不利于回收再利用(J.Q.feo， R. Ζ. Jiang, J. Wang, P. L. Kang, B. X. Wang, Y. Li, K. Li, X. D. Zhang. Ultrason. Sonochem., 2011，18,541-548.)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜(以下簡(jiǎn)稱Au NPsiGDF)及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜，由通過(guò)靜電穩(wěn)定作用結(jié)合的金納米顆粒和石墨炔膜組成，所述金納米顆粒分布在所述石墨炔膜表面。所述金納米顆粒的粒徑為4-20nm，具體可為5 士 Inm至18 士 6nm、5 士 Inm至 15 士 6nm、5 士 Inm 至 12 士 4nm、5 士 Inm 至 10 士 2nm、10 士 2nm 至 18 士 6nm、10 士 2nm 至 15 士 6nm、10 士 aim 至 12 士 4nm、12 士 4nm 至 18 士 6nm、12 士 4nm 至 15 士 6nm 或 15 士 6nm 至 18 士 6nm，優(yōu)選 8nm;所述金納米顆粒與所述石墨炔膜的質(zhì)量比為1 1-10，具體可為1 2_10、1 3-10, 1 5-10,1 2-3,1 2-5 或 1 3-5，優(yōu)選 1 2。本發(fā)明提供的制備上述金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜的方法，包括如下步驟以石墨炔膜為載體，將含金化合物的水溶液、包覆劑和還原劑于水中混勻進(jìn)行還原反應(yīng)，得到所述金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜。上述化學(xué)反應(yīng)方程式如下
權(quán)利要求
1.一種金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜，由通過(guò)靜電穩(wěn)定作用結(jié)合的金納米顆粒和石墨炔膜組成，所述金納米顆粒分布在所述石墨炔膜表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜，其特征在于所述金納米顆粒的粒徑為4-Mnm，優(yōu)選 8nm;所述金納米顆粒與所述石墨炔膜的質(zhì)量比為1 1-10，優(yōu)選1 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合膜，其特征在于所述金納米粒子/石墨炔復(fù)合是按照權(quán)利要求4-7任一所述方法制備而得。
4.一種制備權(quán)利要求1或2所述金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜的方法，包括如下步驟 以石墨炔膜為載體，將含金化合物的水溶液、包覆劑和還原劑于水中混勻進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述含金化合物選自氯化金和氯金酸中的至少一種，優(yōu)選氯金酸；所述包覆劑選自檸檬酸鈉、硫醇、十二胺和巰基乙酸中的至少一種，優(yōu)選檸檬酸鈉；所述還原劑選自硼氫化鈉和硼氫化鉀中的至少一種，優(yōu)選硼氫化鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述含金化合物的水溶液的濃度為 0. 05mol/L-0. 2mol/L，優(yōu)選 0. lmol/L ；所述含金化合物與所述石墨炔膜的質(zhì)量比為25-45 1，優(yōu)選37. 4 1 ； 所述包覆劑、還原劑與所述石墨炔膜的質(zhì)量比為8-12 1 1.5-3，優(yōu)選 10. 4 1 2. 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的方法，其特征在于所述還原反應(yīng)步驟中，溫度為 50C _30°C，優(yōu)選25°C，時(shí)間為3-8小時(shí)，優(yōu)選5小時(shí)。
8.一種光催化降解偶氮染料的產(chǎn)品，其活性成分為權(quán)利要求1-3任一所述金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜。
9.權(quán)利要求1-3任一所述金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜在光催化降解偶氮染料中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述產(chǎn)品或權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述光催化劑降解步驟中所用的光源為太陽(yáng)光；所述偶氮染料選自甲基紅、甲基橙、蘇丹紅和亞甲基藍(lán)中的至少一種，優(yōu)選甲基紅。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述產(chǎn)品或權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述權(quán)利要求 1-3任一所述金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜的降解速度為0. 556毫克/小時(shí)每毫克金納米粒子/石墨炔，速率常數(shù)為0. OlSSSmirT1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜，由通過(guò)靜電穩(wěn)定作用結(jié)合的金納米顆粒和石墨炔膜組成，所述金納米顆粒分布在所述石墨炔膜表面。該方法，包括如下步驟以石墨炔膜為載體，將含金化合物的水溶液、包覆劑和還原劑于水中混勻進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金納米粒子/石墨炔復(fù)合膜。該方法工藝簡(jiǎn)便，綠色環(huán)保。所得復(fù)合膜可在空氣中穩(wěn)定存在，具有優(yōu)良的催化效率，在太陽(yáng)光照下光催化降解偶氮染料，降解速度為0.556毫克/小時(shí)每毫克金納米粒子/石墨炔，速率常數(shù)為0.01885min-1。該復(fù)合膜在化學(xué)、催化、環(huán)境、材料等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J23/52GK102350345SQ201110189980
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者劉輝彪, 李勇軍, 李國(guó)興, 李玉良 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所