一种钨酸铋‑二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术的一种钨酸铋‑二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法属于催化降解染料的催化剂制备方法的技术领域。首先，将氧化石墨烯与钼酸钠和硫脲分散液混合搅拌均匀，通过210℃条件下水热反应24h制备二硫化钼/石墨烯纳米复合物，然后与钨酸钠和硝酸铋的分散液混合并搅拌均匀，最后通过180℃条件下水热反应10h，离心分离，干燥，即得钨酸铋‑二硫化钼/石墨烯光催化剂。本发明专利技术制备过程简单方便，未引入贵金属成本低，且原材料无毒环境友好，制得的复合材料在可见光的条件下对染料降解具有较强的降解能力，光催化效率相比以往的材料具有明显的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化降解染料的催化剂制备方法的
，具体涉及到一种钨酸铋-二硫化钼/石墨烯三元纳米复合材料的制备方法。
技术介绍
随着全球工业技术的快速发展，环境污染问题日益严重，其对人们的健康与生活造成了不可估量的危害。因此，治理污染、保护环境已成为人们最为关注的问题之一。这些年来，光催化技术迅猛发展，其环境净化、将光能转化为化学能的潜力，可应用在治理环境污染、净化环境等领域。其中半导体催化剂以其制备简便，耗能少，降解速度快等优点引起了科学家们的广泛关注。钨酸铋(Bi2WO6)作为新兴的光催化剂，具有紫外和可见光响应良好、热稳定性良好、光催化稳定、成本相对较低廉、环境友好等优点，引起了光催化领域的广泛关注。但是纯钨酸铋光催化效率较低，易于团聚，比表面积小，在光催化反应过程中，光生电子-空穴对分离效率低，通过复合其他助催化剂制备复合材料，可以有效提高钨酸铋的光催化性能。二硫化钼/石墨烯，作为助催化剂与钨酸铋复合，既能发挥石墨烯高导电率、大的比表面积、良好的吸附性等优异性质，又能为钨酸铋-二硫化钼/石墨烯三元体系提供双电子通道，使光生电子空穴能及时转移到催化剂表面参与反应，很好地抑制电子和空穴的复合，提高反应速率；同时，助催化剂二硫化钼/石墨烯本身对可见光响应，在可见光下对染料具有一定的降解能力，其与钨酸铋复合，进一步提高了可见光下的催化性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，从以上
技术介绍
出发，提出一种钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法，使其在可见光条件下快速降解染料。本专利技术的技术方案如下：一种钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法，其步骤有：(1)将氧化石墨溶于去离子水中，超声3h，使氧化石墨分散成氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；再将摩尔比为1：5的钼酸钠和硫脲分散在去离子水中，超声处理15min使其分散均匀，然后加入到氧化石墨烯分散液中，搅拌30分钟，得到混合溶液；210℃水热反应24h，自然冷却至室温，离心分离，样品先用去离子水洗，再用乙醇洗，再在80℃条件下干燥12h，得到二硫化钼/石墨烯纳米复合物；其中氧化石墨的用量按质量比为氧化石墨：钼酸钠＝1：9～45；(2)将摩尔比为1：2的钨酸钠和硝酸铋分别分散在去离子水和乙二醇中，分别超声处理15min，然后将二者混合搅拌2h；将步骤(1)制得的二硫化钼/石墨烯纳米复合物溶于乙醇/去离子水的混合溶液中，超声处理15min使其分散均匀，再缓慢加入到钨酸钠和硝酸铋的混合溶液中，搅拌2h，得到混合溶液，180℃水热反应10h，自然冷却至室温，离心分离，将样品用去离子水洗、乙醇洗，再在80℃条件下干燥12h，得到钨酸铋-二硫化钼/石墨烯纳米复合材料，其中按质量比二硫化钼/石墨烯纳米复合物：钨酸钠＝1：24～94。在本专利技术的步骤(1)中，氧化石墨的用量优选为按质量比为氧化石墨：钼酸钠＝1：18，得到的二硫化钼/石墨烯纳米复合物中石墨烯的质量含量为5％。在本专利技术的步骤(2)中，按质量比优选二硫化钼/石墨烯纳米复合物：钨酸钠＝1：47，且使用的是步骤(1)制得的石墨烯的质量含量为5％的二硫化钼/石墨烯纳米复合物，此时得到的钨酸铋-二硫化钼/石墨烯纳米复合材料中，二硫化钼/石墨烯纳米复合物的质量含量为1％。在本专利技术的步骤(1)中所用的氧化石墨，可以按下述方法制备：首先，分别称取1g石墨粉、1g硝酸钠粉末，将二者混合，在5℃冷水浴条件下逐滴加入33ml浓硫酸，搅拌10分钟；再缓慢加入6g高锰酸钾，40min加完，升温至35℃，保持90分钟；再以每2秒一滴的速度加入40ml去离子水，升温至95℃，保持35分钟；然后加入100ml去离子水；逐滴加入过氧化氢，至溶液呈亮黄色停止滴加；将所得悬浊液静置2小时，分层后倒掉上清液，将下层悬浊液离心收集，先用30％的盐酸清洗除掉锰离子，再用去离子水清洗至中性；最后将洗好的固体在60℃真空干燥箱中干燥48小时，得到氧化石墨。有益效果：1、本专利技术中采用简单的水热法制备二硫化钼/石墨烯助催化剂，其过程增强了二硫化钼片层和石墨烯的化学键结合。2、本专利技术中采用两步水热法制备钨酸铋-二硫化钼/石墨烯，操作易行，步骤简单，成本较低，稳定性和可重复性高，适宜大批量生产，其过程没有任何的添加剂，环境友好，减少了杂质的引入。3、本专利技术中二硫化钼/石墨烯作为助催化剂与钨酸铋复合，相比于二氧化钛、氧化锌等传统催化剂，不仅对紫外光响应还在可见光下有优异的光催化性能，能更加充分的利用太阳能，光催化效率高。4、本专利技术中二硫化钼/石墨烯作为助催化剂与钨酸铋复合，相比于硫化镉等传统催化剂，无毒，环境友好，不会引入重金属离子，不会对处理过的水资源造成二次污染。5、本专利技术中二硫化钼/石墨烯作为助催化剂与钨酸铋复合，相比于引入铂、金、银等贵金属成本低廉，适宜大批量生产。附图说明图1是本专利技术实施实例3制备的钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料的X射线衍射图。图2是本专利技术实施实例1制备的二硫化钼/石墨烯复合材料的扫描电子显微镜图。图3是本专利技术实施实例3制备的钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料的扫描电子显微镜图。图4是本专利技术实施例2～4制备的钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料的红外光谱图。图5是本专利技术制备的钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料的紫外-可见吸收光谱图(a表示实施例5制备的纯钨酸铋，b表示实施例3制备的钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料)。从图中可以看出钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料与纯钨酸铋相比，可见光吸收范围拓宽。图6是本专利技术实施例2～4制备的不同二硫化钼/石墨烯含量的钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料和纯钨酸铋对罗丹明B的光催化降解图。在图4和图6中，A,B,C,D分别表示本专利技术制备的实施例5、2、3、4制备的样品，从图中看出，纯钨酸铋在可见光下对染料降解能力较弱；二硫化钼/石墨烯的复合使钨酸铋的可见光下的催化能力增强，其中二硫化钼/石墨烯掺杂量为1.0％时，催化能力最强，180分钟内对罗丹明B的降解率达到92％。具体实施方式实施例1：制备二硫化钼/石墨烯复合材料将13.5mg氧化石墨溶于30ml去离子水中，超声功率在560w超声3h，使氧化石墨分散成氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；将1mmol钼酸钠、5mmol硫脲分散在30ml去离子水中，超声功率在560w超声处理15min使其分散均匀，然后加入到氧化石墨烯分散液中，室温下搅拌30分钟，得到混合溶液；把搅拌好的悬浊液加入到100ml反应釜中，移到恒温箱中升温至210℃，保温24h；反应结束后自然冷却至室温，离心分离；样品先用去离子水洗三次，再用乙醇洗三次；最后将其移入80℃鼓风干燥箱中干燥12h，得到二硫化钼/石墨烯纳米复合物，其中石墨烯含量为5％(质量百分比)。本实施例中，未加入任何辅助剂，无杂质引入，方法简单。实施例2：制备钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料(1)将2.28mmol钨酸钠分散在20ml去离子水中，4.56mmol硝酸铋分散在20ml乙二醇中，分别在560w功率下超声处理15min，然后将二者混合，室温下搅拌2h；(2)将8mg实施例1中制得的二硫化钼/石墨烯纳米复合物溶于20ml乙醇和10ml去本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钨酸铋‑二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法，其步骤有：(1)将氧化石墨溶于去离子水中，超声3h，使氧化石墨分散成氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；再将摩尔比为1：5的钼酸钠和硫脲分散在去离子水中，超声处理15min使其分散均匀，然后加入到氧化石墨烯分散液中，搅拌30分钟，得到混合溶液；210℃水热反应24h，自然冷却至室温，离心分离，样品先用去离子水洗，再用乙醇洗，再在80℃条件下干燥12h，得到二硫化钼/石墨烯纳米复合物；其中氧化石墨的用量按质量比为氧化石墨：钼酸钠＝1：9～45；(2)将摩尔比为1：2的钨酸钠和硝酸铋分别分散在去离子水和乙二醇中，分别超声处理15min，然后将二者混合搅拌2h；将步骤(1)制得的二硫化钼/石墨烯纳米复合物溶于乙醇/去离子水的混合溶液中，超声处理15min使其分散均匀，再缓慢加入到钨酸钠和硝酸铋的混合溶液中，搅拌2h，得到混合溶液，180℃水热反应10h，自然冷却至室温，离心分离，将样品用去离子水洗、乙醇洗，再在80℃条件下干燥12h，得到钨酸铋‑二硫化钼/石墨烯纳米复合材料，其中按质量比二硫化钼/石墨烯纳米复合物：钨酸钠＝1：24～94。

【技术特征摘要】
1.一种钨酸铋-二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法，其步骤有：(1)将氧化石墨溶于去离子水中，超声3h，使氧化石墨分散成氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；再将摩尔比为1：5的钼酸钠和硫脲分散在去离子水中，超声处理15min使其分散均匀，然后加入到氧化石墨烯分散液中，搅拌30分钟，得到混合溶液；210℃水热反应24h，自然冷却至室温，离心分离，样品先用去离子水洗，再用乙醇洗，再在80℃条件下干燥12h，得到二硫化钼/石墨烯纳米复合物；其中氧化石墨的用量按质量比为氧化石墨：钼酸钠＝1：9～45；(2)将摩尔比为1：2的钨酸钠和硝酸铋分别分散在去离子水和乙二醇中，分别超声处理15min，然后将二者混合搅拌2h；将步骤(1)制得的二硫化钼/石墨烯纳米复合物溶于乙醇/去离子水的混合溶液中，超声处理15min使其分散均匀，再缓慢加入到钨酸钠和硝酸铋的混合溶液中，搅拌2h，得到混合溶液，180℃水热反应10h，自然冷却至室温，离心分离，将样品用去离子水洗、乙醇洗，再在80℃条件下干燥12h，得到钨酸铋-二硫化钼/石墨烯纳米复合材料，其中按质量比二硫化钼/石墨烯纳米复合物：钨酸钠＝1：24～94。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宏伟，刘鸣，郑伟涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22