[发明专利]一种改性石墨烯/钨基纳米片/镁-氧化锌复合材料及其制备方法

说明书

本申请属于光催化材料技术领域。本申请提供了一种改性石墨烯/钨基纳米片/镁‑氧化锌复合材料及其制备方法。通过超声剥离法分别制备硒化铟纳米片和钨基纳米片，与石墨烯混合，再以锌盐和镁盐为原料，在络合剂的参与下制得改性石墨烯/钨基纳米片/镁‑氧化锌复合材料，有效增大复合材料的光响应范围、提高复合材料对光的吸收效率，同时保持良好的稳定性，进而改善复合材料的光催化性能，在太阳光下对罗丹明的降解效率相比改性前提高了15％，在污水处理领域拥有很大的应用潜力。本申请的制备方法过程简单、满足环保节能要求。

技术领域

本申请属于光催化材料技术领域，尤其涉及一种改性石墨烯/钨基纳米片/镁-氧化锌复合材料及其制备方法。

背景技术

随着光催化技术的发展，光催化反应已经由最开始的光催化分解水产氢扩展到光催化降解有机物，光催化材料也从单一的二氧化钛，扩展到了三氧化二铁、氧化钨、氧化锌等金属氧化物。在金属氧化物中，氧化锌由于大的激子结合能、强氧化能力、低廉的价格以及无毒无害的优点成为了广受欢迎的光催化材料，然而氧化锌具有很大的带隙，这导致它只能吸收太阳光中紫外部分的能量，而太阳光的大部分能量都集中在可见光范围，因此大大地限制了其在光催化方面的应用。

较之于体相材料，利用石墨烯分散氧化锌的二维材料有着更大的比表面积，同时电子运动由于受到一个维度的限制表现出更加独特的电学和光学性能，使得其在光催化领域有着不可比拟的优势。但在该复合体系中，石墨烯的主要作用是分散氧化锌纳米结构和传输光生电子，本身不具有光催化活性。

在此基础上，采用钨基纳米片与石墨烯复合，不仅可赋予石墨烯一定的光催化活性，而且能促进石墨烯的分散，阻止石墨烯发生卷曲，提高其增强效果。然而，该复合体对光的利用率和光催化活性仍有待改进。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种改性石墨烯/钨基纳米片/镁-氧化锌复合材料及其制备方法，改善复合材料的光催化性能。

本申请的具体技术方案如下：

本申请提供一种改性石墨烯/钨基纳米片/镁-氧化锌复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：分别将硒化铟、钨基化合物溶解于有机溶剂中，超声、离心取上清液，得到硒化铟纳米片悬浊液和钨基纳米片悬浊液；

S2：将硒化铟纳米片悬浊液和钨基纳米片悬浊液缓慢倒入石墨烯溶液中，加入锌盐和镁盐搅拌，再缓慢加入络合剂混合均匀，得到溶胶前体；

S3：将溶胶前体煅烧、冷却、研磨，得到改性石墨烯/钨基纳米片/镁-氧化锌复合材料。

本申请中，硒化铟(In₂Se₃)是Ⅲ-Ⅵ主族元素形成的二元化合物，从三维体相到二维层状结构的转变过程中，对应的能带带隙宽度能从1.4到2.8eV，这种宽带隙的能带结构能实现宽波段的光响应，另外，硒化铟是直接带隙的宽波段吸收半导体，其能带特性不随层数而变化。

硒化铟作为载体可以与石墨烯、钨基纳米片以及镁-氧化锌产生协同作用，一方面可以抑制氧化石墨烯的团聚，从而提高复合材料的比表面积；另一方面，与镁-氧化锌、钨基纳米片配合使用，使得复合材料在宽波段吸收，提高对可见光的吸收能力以及光电子存储能力，可以有效防止电子空穴对的结合。

本申请制得的改性石墨烯/钨基纳米片/镁-氧化锌复合材料有效增大复合材料的光响应范围、提高复合材料对光的吸收效率，同时保持良好的稳定性，进而改善复合材料的光催化性能，在太阳光下对罗丹明的降解效率相比改性前提高了15％，在污水处理领域拥有很大的应用潜力。本申请的制备方法过程简单、满足环保节能要求。

优选的，所述硒化铟为六方相的α-In₂Se₃粉末。