一種鏤空狀碘化氧鉍/氮雜石墨烯量子點(diǎn)微球的制備方法及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鏤空狀碘化氧鉍/氮雜石墨烯量子點(diǎn)微球的制備方法及用途，該方法制備的材料可以用于光電化學(xué)檢測領(lǐng)域，尤其可用于光電化學(xué)檢測毒死蜱。
【背景技術(shù)】
[0002]由于其獨(dú)特的電子和光學(xué)性能，作為一種光敏材料、窄禁帶半導(dǎo)體光催化劑，碘化氧鉍(B1I)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在光催化降解染料、氯代有機(jī)小分子、藻毒素等。但是，不同的形貌，如片狀、球狀及微孔狀的B1I均表現(xiàn)出不同的光化學(xué)和電化學(xué)性能;且B1I過正的導(dǎo)帶位置通常使得其光生電子還原性不高，光生載流子容易復(fù)合，使得其應(yīng)用受限制。因此，對B1I形貌及復(fù)合材料的研究引起了人們的關(guān)注。
[0003]石墨稀量子點(diǎn)(Graphene Quantum Dots，GQDs)作為一種新型量子點(diǎn)，除了具備石墨烯的優(yōu)異性能外，由于其尺寸較小(小于100nm)，同時還具有量子效應(yīng)、表面效應(yīng)、限域效應(yīng)等，使得GQDs具有一些獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性能，并已經(jīng)在生物成像、電化學(xué)傳感、催化、光伏器件等領(lǐng)域引起了關(guān)注，呈現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛能。近年來，為了有效調(diào)節(jié)碳材料的能級結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)及表面化學(xué)特性，雜原子摻雜已經(jīng)發(fā)展成為一種行之有效的手段，是材料學(xué)界的研究熱點(diǎn)。在諸多雜原子中，氮原子具有五個價電子，和碳原子有著相當(dāng)?shù)脑映叽绱笮∫呀?jīng)被廣泛用于碳材料的化學(xué)摻雜，如氮摻雜碳納米管、氮摻雜石墨烯等。據(jù)文獻(xiàn)報道，氮原子摻雜到石墨烯量子點(diǎn)中，能打開能帶隙，增加活性位點(diǎn)，拓寬其應(yīng)用范圍。且氮雜石墨烯量子點(diǎn)(N-GQDs)具有豐富的-C00H親水集團(tuán)，易與金屬陽離子成核，本發(fā)明將N-GQDs與B1I復(fù)合，改善了B1I的形貌，使原本的微球狀結(jié)構(gòu)變成鏤空的微球狀，其光電和光化學(xué)性能也因此得到很大提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鏤空狀碘化氧鉍/氮雜石墨烯量子點(diǎn)(B1I/N-GQDs)微球的制備方法。
[0005]本發(fā)明通過用溶有硝酸鉍(Bi(N03)3.5H20)和碘化鉀(ΚΙ)的乙二醇溶液互滴，再加入氮雜石墨烯量子點(diǎn)，通過一步水熱法合成鏤空狀B1I/N-GQDs微球。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種鏤空狀碘化氧鉍/氮雜石墨烯量子點(diǎn)微球的制備方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1、制備氮雜石墨烯量子點(diǎn)(N-GQDs)溶液的步驟；
[0009]步驟2、將Bi(N03)3.5H20溶于乙二醇中，超聲混勻，得到混合液A;
[0010]步驟3、將KI溶于乙二醇中，超聲混勻，得到混合液B;
[0011]步驟4、將所述混合液A緩慢滴入混合液B中，并不斷攪拌，逐漸形成泥漿狀懸濁液C；
[0012]步驟5、取步驟1制備的N-GQDs溶液緩慢滴入懸濁液C中，攪拌均勻，得到混合液D;
[0013]步驟6、將混合液D移至水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行恒溫?zé)岱磻?yīng)，反應(yīng)完成后，將合成的沉淀物洗滌，干燥，即得鏤空狀碘化氧鉍/氮雜石墨烯量子點(diǎn)B1I/N-GQDs。
[0014]步驟1中，制備N-GQDs溶液的步驟為:稱取0.5g檸檬酸銨溶于15mL去離子水中，得到檸檬酸銨的水溶液，將所得檸檬酸銨的水溶液置于200°C下回流0.5h，得到N-GQDs溶液。
[0015]步驟2中，制備混合液A所用的Bi(N03)3.5H20與乙二醇的用量比為:1.5mmol:10mLo
[0016]步驟3中，制備混合液B所用的KI用量與乙二醇的用量比為1.6mmo 1:1 OmL。
[0017]步驟4中，所用的混合液A和混合液B的體積比為1:1。
[0018]步驟5中，所用的N-GQDs溶液與懸濁液C的體積比為0.17?2.53:20。
[0019]步驟6中，恒溫?zé)岱磻?yīng)的溫度為140°C?160°C，反應(yīng)時間為12?24h。
[0020]所制備的B1I/N-GQDs用于光電化學(xué)檢測毒死蜱。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:
[0022](1)本發(fā)明在加入N-GQDs前驅(qū)體的情況下，可以合成鏤空狀B1I/N-GQDs微球的新方法，但是若不加入N-GQDs前驅(qū)體，所得到的B1I并不是鏤空狀；本發(fā)明提供的鏤空狀B1I/N-GQDs微球的合成工藝簡單、制備溫度較低，條件溫和，節(jié)省能源。
[0023](2)本發(fā)明合成的鏤空狀B1I/N-GQDs微球具有較好的光電化學(xué)活性和穩(wěn)定性，在光催化、光電化學(xué)領(lǐng)域等應(yīng)用領(lǐng)域有著非常好的應(yīng)用前景，尤其可應(yīng)用于光電化學(xué)檢測毒死蜱。
【附圖說明】
[0024]圖1為實施例1、4制備的材料的掃描電鏡圖；其中A為實施例1制備的材料的掃描電鏡圖^為實施例4制備的材料的掃描電鏡圖；
[0025]圖2為實施例1制備的材料的高分辨透射電鏡圖；
[0026]圖3為實施例1制備的材料的X射線衍射圖譜；
[0027]圖4為實施例1制備的材料用于光電化學(xué)檢測毒死蜱的光電流響應(yīng)圖。
【具體實施方式】
[0028]實施例1?3所用的N-GQDs溶液按照如下方法制備:
[0029]稱取0.5g檸檬酸銨溶于15mL去離子水中，得到檸檬酸銨的水溶液，將所得檸檬酸銨的水溶液置于200°C下回流0.5h，得到N-GQDs溶液，備用。
[0030]實施例1:
[0031]稱取0.7277g Bi(N03)3.5H20于燒杯中，用10mL乙二醇溶解;稱取0.2656g ΚΙ于燒杯中，用10mL乙二醇溶解。用溶有Bi(N03)3.5H20的乙二醇溶液緩慢滴加溶有ΚΙ的乙二醇溶液，并不斷攪拌。再滴入1180yL N-GQDs，持續(xù)攪拌lh。將所得溶液移至25mL反應(yīng)釜中，在140°C下反應(yīng)12h。反應(yīng)完成后，將合成的沉淀物用乙醇和去離子水各3次，60°C干燥，最終得到鏤空狀B1I/N-GQDs微球，備用。
[0032]圖1A是本實施例制備的材料的掃描電鏡圖，由圖1A可明顯看出所得材料為鏤空狀的微球，但是并不能觀察到N-GQDs，其原因是所加入的N-GQDs量較少，以及B1I顆粒尺寸較大，而N-GQDs顆粒相對小很多，所以不易觀察到，但是從圖2中可以清晰看到5?lOnm的N-GQDs的存在，說明Bi 01 /N-GQDs微球成功制備。圖3是本實施例制備的材料的X射線衍射圖譜，通過與標(biāo)準(zhǔn)卡片(10-0445)比對，進(jìn)一步證明了B1I的成功合成。
[0033]下面是將本實施例制備的B1I/N-GQDs用于光電化學(xué)檢測毒死蜱的方法:
[0034]B1I/N-GQDs電化學(xué)傳感界面的修飾
[0035]對氧化銦錫(ΙΤ0)導(dǎo)電玻璃進(jìn)行預(yù)處理: