[发明专利]一种石墨烯-硫化锑微米棒复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯‑硫化锑微米棒复合光催化剂的制备方法。它包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯加入到去离子水中，超声剥离，得氧化石墨烯‑去离子水分散液A；(2)将SbCl₃溶于浓盐酸，再加入到氧化石墨烯‑去离子水分散液A中，搅拌均匀，得混合液B；(3)在去离子水中加入Na₂S₂O₃·5H₂O和NaOH，搅拌溶解后得混合液C；(4)将混合液B倒入混合液C中，不断搅拌，得混合液D，然后，将混合液D水热处理6～18小时，冷却、分离洗涤，干燥后得石墨烯‑硫化锑微米棒复合光催化剂。本发明采用水热法制备复合光催化剂，无需使用乙二醇等有机溶剂，绿色环保，成本低，产品复合效果好、可见光光催化活性高。

技术领域

本发明涉及一种光催化功能材料无机合成技术领域，特别涉及一种采用水热法制备石墨烯-硫化锑微米棒复合光催化剂的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，工业生产对环境造成的污染日益严重，已严重威胁到人类的生存，环境污染治理已成为人们亟待解决的重大问题。半导体多相光催化技术由于具有能直接利用太阳光来降解污染物、使用成本低、适应范围广、对污染物矿化完全、不会产生二次污染等优点而受到人们的重视。光催化技术应用的关键是开发出优良的光催化剂。

TiO₂光催化剂因具有无毒、光催化活性高、化学稳定性好和氧化能力强等优点而备受人们的青睐。但是，TiO₂的带隙能较宽(3.2eV)，导致其只在紫外光范围有光催化效果，而紫外光只占太阳光很少的一部分。因此，制备出在可见光下具有较高光催化活性的催化剂更具实用应用价值。

Sb₂S₃是第V-VI族的重要的直接带隙半导体材料，由于其显著的光学、光电子和电化学性能，使其在光电传感器、近红外光学器件、光电子设备及锂离子电池中具有广泛的应用。特别是其在可见光区具有大的吸光系数(α＝10⁵cm^-1)和相对狭窄的能带间隙(大约1.7eV)，使其在利用太阳能的可见光光催化方面更具应用前景。但是，用Sb₂S₃作光催化剂与许多其它的光催化剂一样，存在着光生电子-空穴对容易复合、光催化效率低的缺陷。石墨烯(graphene)是一种具有sp²杂化单原子层碳材料，其中存在的大π键使得π电子能够自由移动，这种特殊的结构蕴含了丰富而新奇的物理现象，使得石墨烯具有许多优异性能，如突出的导热性能和力学性能、完美的量子隧道效应以及半整数量子霍尔效应，特别是其具有极高的电子迁移率[200000cm²/(V·s)]和强导电能力，若将其与Sb₂S₃等半导体材料复合既可以利用Sb₂S₃对可见光吸收能力强又可利用其电子迁移率高、导电能力强的特点，促进光生电子-空穴对的分离，从而提高Sb₂S₃在可见光下的光催化效率。另外，石墨烯拥有巨大的比表面积(2630m²/g)，在光催化过程中能吸附反应物而使反应物在其表面富集，提高了反应物的浓度，从而提高光催化反应的速率。