本發(fā)明屬于納米復(fù)合材料制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的制備方法。

技術(shù)背景

金屬氧化物由于具有非同一般的光學(xué)和電學(xué)性能，有廣闊的應(yīng)用前景。cu2o是僅有的幾種p型氧化物半導(dǎo)體材料中的一種，直接帶隙，禁帶寬度約為2.1ev，能夠充分利用太陽光中的可見光，理論光電轉(zhuǎn)化效率達18%，而且氧化亞銅原材料來源豐富，無毒性，無污染，制備成本低廉，制備工藝簡單，成為半導(dǎo)體光催化研究的一個熱點，太陽能電池、光催化、光電化學(xué)應(yīng)用材料。但是，由于氧化亞銅過窄的禁帶寬度也造成了其較高的光生電子-空穴復(fù)合率，還原電位低，光催化活性不高。

石墨烯，由sp²雜化碳原子組成的單層二維納米片，是一種零帶隙半導(dǎo)體。石墨烯具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)如大表面積（2630m²/g），高導(dǎo)電性，因而在開發(fā)新型復(fù)合光催化劑的研究中備受關(guān)注。然而石墨的不溶性成為石墨烯剝離制備以及后期復(fù)合功能化的一個大的障礙。含氧官能團的引入形成了石墨衍生物-氧化石墨，進而制備氧化石墨烯(go)，剝離的氧化石墨烯含有豐富的含氧基團，為納米顆粒的成核和生長提供活性位點，從而導(dǎo)致各種各樣石墨烯基復(fù)合材料的快速增長。但是由于氧化石墨烯很差的電子遷移率，在很多情況下，氧化石墨烯都會被還原為石墨烯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的制備方法，該方法制備方法簡單，其制備的復(fù)合光催化劑能提高氧化石墨烯的電子遷移率，氧化石墨烯能被快速還原為石墨烯。

為了達到上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1).采用改進的hummers’方法制備氧化石墨烯，具體如下：首先對石墨進行預(yù)氧化，然后再進一步氧化，超聲剝離，最后用1:10的鹽酸溶液和去離子水沖洗至中性,得到濃度為3～5mg/ml的氧化石墨烯溶液；

(2).量取1～10ml步驟(1)所得的氧化石墨烯溶液加入到100ml濃度為0.1～0.2mol/l的硫酸銅溶液中，超聲分散30～60min，在20～30℃恒溫攪拌下加入10ml濃度為5～10mol/l的氫氧化鈉，攪拌20～30min，然后再加入5～10ml濃度為0.5～0.7mol/l的水合肼，靜置反應(yīng)3～5h；將反應(yīng)物洗滌后放入60℃真空干燥箱中干燥2～3h，將干燥后研磨成粉末，即得到還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有的優(yōu)點是：

本發(fā)明的一種還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的制備方法簡單。該復(fù)合光催化劑能夠促進電子-空穴對的有效分離，能提高氧化石墨烯很差的電子遷移率，用于對甲基橙溶液的光催化降解，其光催化降解效果達到88%。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的透射電子顯微鏡圖；

圖2為本發(fā)明制備的還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的x射線衍射圖；

圖3為本發(fā)明制備的還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑對甲基橙溶液的光催化降解效果圖，圖中，橫軸表示光催化降解時間，縱軸表示光催化材料對甲基橙溶液的光催化降解效率，其中，帶正方形所在曲線表示氧化亞銅負載還原氧化石墨烯材料對甲基橙溶液的光催化降解效率；帶圓形所在曲線表示純氧化亞銅材料對甲基橙溶液的光催化降解效率。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步詳細說明。

實施例1：

一種還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的制備方法，其具體步驟如下：

(1).采用hummers’方法（該技術(shù)方法可參考文獻，j.appl.electrochem,2014,nanorod-likefe2o3/graphenecompositeasahigh-performanceanodematerialforlithiumionbatteries,）制備氧化石墨烯，具體如下：首先對石墨進行預(yù)氧化，然后再進一步氧化，超聲剝離，最后用1:10的鹽酸溶液和去離子水沖洗至中性,得到濃度為3～5mg/ml的氧化石墨烯溶液；

(2).量取100ml步驟(1)所得的氧化石墨烯溶液加入到100ml濃度為0.1mol/l的硫酸銅溶液中，超聲分散30min，在30℃攪拌下加入10ml濃度為10mol/l的氫氧化鈉，攪拌20min，然后再加入8ml濃度為0.5mol/l的水合肼，靜置反應(yīng)5h；將反應(yīng)物洗滌后放入60℃真空干燥箱中3h，將干燥后研磨成粉末，即得到還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑，如圖1和圖2所示，從圖1中可以看出，改進的hummers’法制備出的氧化石墨烯呈現(xiàn)明顯的層狀結(jié)構(gòu)，且褶狀清晰（圖中a），還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑中的氧化亞銅分散附著在石墨烯上（圖中b）。從圖2中可以看出，各衍射峰與立方相的cu2o的各個晶面相對應(yīng)，氧化石墨烯在衍射峰在2θ=11.728°處對應(yīng)的層間間距為0.76納米，表明石墨被氧化；在2θ=11.728°處沒有了特征峰，表明氧化石墨烯已被還原。

實施例2：

本實施例2與實施例1的組成和步驟基本相同，只是本實施例2中的步驟(2)中采用“取2ml5mg/ml氧化石墨烯懸浮液”，即制得還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑。

實施例3：

本實施例3與實施例1的組成和步驟基本相同，只是本實施例3中的步驟(2)中采用“取4ml5mg/ml氧化石墨烯懸浮液”，即制得還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑。

實施例4：

本實施例4與實施例1的組成和步驟基本相同，只是本實施例4中的步驟(2)中采用“取7ml5mg/ml氧化石墨烯懸浮液”，即制得還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑。

實施例5：

本實施例5與實施例1的組成和步驟基本相同，只是本實施例5中的步驟(2)中采用“取10ml5mg/ml氧化石墨烯懸浮液”，即制得還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑。

為驗證本發(fā)明制備的還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑對甲基橙溶液的光催化降解效果，進行降解試驗圖，分別將0.1g的氧化亞銅和0.1g的本發(fā)明制備的納米復(fù)合加入到100ml濃度為20mg/l的甲基橙溶液中，開光前持續(xù)暗攪拌達到吸附解吸平衡然后，在兩小時可見光照射下，由圖3可知，氧化亞銅對甲基橙的光催化降解效果為65%，而還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑對甲基橙的光催化降解效果達到88%。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑的制備方法，其步驟：(1)采用改進的Hummers’方法制備氧化石墨烯；(2)在硫酸銅溶液中加入氧化石墨烯溶液，超聲分散；氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液為強堿性，攪拌均勻；緩慢滴加水合肼還原劑一步還原硫酸銅和氧化石墨烯；靜置沉淀后洗滌干燥即得到還原氧化石墨烯/氧化亞銅復(fù)合光催化劑。該方法制備方法簡單，氧化石墨烯能被快速還原為石墨烯，氧化亞銅和石墨烯兩者的負載能促進電子?空穴對的有效分離，從而提高光催化效率。如圖所見，將復(fù)合光催化劑用于對甲基橙溶液的光催化降解，其光催化降解效果達到88%。

技術(shù)研發(fā)人員：嚴麗君;劉茉莉;徐毅訥
受保護的技術(shù)使用者：上海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.14
技術(shù)公布日：2017.07.18