本發(fā)明屬于無機環(huán)保光催化材料的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

氫能作為一種高效清潔的綠色化學(xué)能源，對于解決全球愈發(fā)緊張的能源和環(huán)境危機有著重要的意義。近幾十年來，研究者們一直致力于光解水制氫技術(shù)的研究，開發(fā)了許多具有制氫性能的光催化材料。在眾多的光催化材料中，cds量子點作為一種典型的半導(dǎo)體納米材料，具有較窄的禁帶寬度、較好的光利用率及適宜的導(dǎo)帶電勢，在光催化產(chǎn)氫研究中表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而在實際應(yīng)用中，cds量子點存在的光腐蝕現(xiàn)象嚴重，同時由于光生載流子高的復(fù)合率，導(dǎo)致其光催化制氫量子效率偏低。

為了克服cds量子點光催化劑在制氫過程中的缺陷，學(xué)者們對其做大量的改性研究，發(fā)現(xiàn)材料復(fù)合能有效的阻止cds量子點光蝕現(xiàn)象的發(fā)生和明顯提高其制氫量子效率。鉬酸鉍（bi2moo6）是一種典型的鉍系光催化劑，具有可見光光催化性能。如將cds量子點與具有合適帶隙結(jié)構(gòu)的bi2moo6相復(fù)合，利用兩種半導(dǎo)體的能級差使光生載流子在兩者的導(dǎo)帶和價帶之間互相遷移，促進光生電子和空穴的分離，進而提高其光分解水制氫的催化性能。此外，石墨烯是新型二維碳納米材料，具有更大的比表面積、高化學(xué)穩(wěn)定性及更為優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性能。如將石墨烯與cds量子點復(fù)合，利用石墨烯規(guī)整的二維平面結(jié)構(gòu)作為光催化劑的載體，一方面可以提高cds量子點的分散程度，增加反應(yīng)活性位；另一方面可加快光生電荷遷移的速率，提高cds量子點的光催化活性并防止光蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種操作簡單且易于實現(xiàn)的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑的制備方法，該方法制得的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑可見光利用率高、光蝕現(xiàn)象低且光催化制氫活性好。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1）在攪拌條件下將五水合硝酸鉍和二水合鉬酸鈉按摩爾比2:1溶于去離子水中形成硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液，在室溫條件下將硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液攪拌2h后轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，然后將水熱反應(yīng)釜放入微波消解儀中于120℃微波反應(yīng)5-30min，待反應(yīng)結(jié)束后冷卻、洗滌、干燥得到bi2moo6納米粉體；

（2）配制乙酸鎘溶液，在攪拌和通氮氣的情況下向乙酸鎘溶液中加入巰基乙酸和硫化鈉得到混合溶液，其中巰基乙酸與乙酸鎘的摩爾比為1.2:1，硫化鈉與乙酸鎘的摩爾比為1:1；

（3）將步驟（2）得到的混合溶液于65℃反應(yīng)2h，然后加入石墨烯和步驟（1）得到的bi2moo6納米粉體得到懸浮溶液，其中石墨烯與bi2moo6納米粉體的質(zhì)量比為0.03-0.15:1，bi2moo6納米粉體與乙酸鎘的摩爾比為0.1-0.5:1；

（4）將步驟（3）得到的懸浮溶液繼續(xù)反應(yīng)0.5h后過濾、干燥得到具有高催化活性的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑。

進一步優(yōu)選，所述硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液中硝酸鉍的摩爾濃度為0.01-0.05mol/l。

進一步優(yōu)選，所述乙酸鎘溶液中乙酸鎘的摩爾濃度為0.01-0.05mol/l。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、采用適宜的合成工藝制備出能帶結(jié)構(gòu)相匹配的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑，利用兩種半導(dǎo)體之間的能級差使光生載流子由一種半導(dǎo)體微粒的能級注入到另一種半導(dǎo)體微粒的能級上，從而提高光生電荷的分離效率，進而提高復(fù)合型光催化劑的制氫性能；

2、利用石墨烯優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性能，不但提高了cds量子點光催化劑的制氫效率，同時也有效降低了cds量子點的光蝕性能；

3、根據(jù)微波水熱法加熱速率快和溶液受熱均勻等特點，采用微波水熱法制備出晶粒粒度小、團聚程度低的高活性bi2moo6納米粉體，進而有效提高了cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑的活性。

附圖說明

圖1為300w氙燈照射下，本發(fā)明實施例1所制備的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑和純cds量子點光催化劑的光催化分解水制氫效率柱形圖（操作條件：催化劑的量：0.1g；犧牲劑的量：5ml0.1mol/l的na2s和5ml0.04mol/l的na2so3）。從圖中可以看出，在模擬可見光的照射下，光照5h后，cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑的產(chǎn)氫效率明顯高于純cds量子點光催化劑的產(chǎn)氫效率，表現(xiàn)出明顯增強的光催化活性。

具體實施方式

以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實施例1

（1）在攪拌條件下將0.97g五水合硝酸鉍和0.242g二水合鉬酸鈉溶于200ml去離子水中形成硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液，在室溫條件下將硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液攪拌2h后轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，然后將水熱反應(yīng)釜放入微波消解儀中于120℃微波反應(yīng)5min，待反應(yīng)結(jié)束后冷卻、洗滌、干燥得到bi2moo6納米粉體；

（2）配制0.01mol/l的乙酸鎘溶液200ml，在攪拌和通氮氣的情況下向乙酸鎘溶液中加入0.0024mol巰基乙酸和0.002mol硫化鈉得到混合溶液；

（3）將步驟（2）得到的混合溶液于65℃反應(yīng)2h，然后加入0.135g石墨烯和0.001mol步驟（1）得到的bi2moo6納米粉體得到懸浮溶液；

（4）將步驟（3）得到的懸浮溶液繼續(xù)反應(yīng)0.5h后過濾、干燥得到具有高催化活性的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑。

實施例2

（1）在攪拌條件下將1.94g五水合硝酸鉍和0.484g二水合鉬酸鈉溶于200ml去離子水中形成硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液，在室溫條件下將硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液攪拌2h后轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，然后將水熱反應(yīng)釜放入微波消解儀中于120℃微波反應(yīng)10min，待反應(yīng)結(jié)束后冷卻、洗滌、干燥得到bi2moo6納米粉體；

（2）配制0.03mol/l的乙酸鎘溶液200ml，在攪拌和通氮氣的情況下向乙酸鎘溶液中加入0.0072mol巰基乙酸和0.006mol硫化鈉得到混合溶液；

（3）將步驟（2）得到的混合溶液于65℃反應(yīng)2h，然后加入0.135g石墨烯和0.002mol步驟（1）得到的bi2moo6納米粉體得到懸浮溶液；

（4）將步驟（3）得到的懸浮溶液繼續(xù)反應(yīng)0.5h后過濾、干燥得到具有高催化活性的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑。

實施例3

（1）在攪拌條件下將0.97g五水合硝酸鉍和0.242g二水合鉬酸鈉溶于200ml去離子水中形成硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液，在室溫條件下將硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液攪拌2h后轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，然后將水熱反應(yīng)釜放入微波消解儀中于120℃微波反應(yīng)30min，待反應(yīng)結(jié)束后冷卻、洗滌、干燥得到bi2moo6納米粉體；

（2）配制0.05mol/l的乙酸鎘溶液200ml，在攪拌和通氮氣的情況下向乙酸鎘溶液中加入0.012mol巰基乙酸和0.01mol硫化鈉得到混合溶液；

（3）將步驟（2）得到的混合溶液于65℃反應(yīng)2h，然后加入0.1g石墨烯和0.001mol步驟（1）得到的bi2moo6納米粉體得到懸浮溶液；

（4）將步驟（3）得到的懸浮溶液繼續(xù)反應(yīng)0.5h后過濾、干燥得到具有高催化活性的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑。

實施例4

（1）在攪拌條件下將4.85g五水合硝酸鉍和1.21g二水合鉬酸鈉溶于200ml去離子水中形成硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液，在室溫條件下將硝酸鉍與鉬酸鈉的混合溶液攪拌2h后轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，然后將水熱反應(yīng)釜放入微波消解儀中于120℃微波反應(yīng)15min，待反應(yīng)結(jié)束后冷卻、洗滌、干燥得到bi2moo6納米粉體；

（2）配制0.05mol/l的乙酸鎘溶液200ml，在攪拌和通氮氣的情況下向乙酸鎘溶液中加入0.012mol巰基乙酸和0.01mol硫化鈉得到混合溶液；

（3）將步驟（2）得到的混合溶液于65℃反應(yīng)2h，然后加入0.135g石墨烯和0.005mol步驟（1）得到的bi2moo6納米粉體得到懸浮溶液；

（4）將步驟（3）得到的懸浮溶液繼續(xù)反應(yīng)0.5h后過濾、干燥得到具有高催化活性的cds量子點/bi2moo6/石墨烯復(fù)合型光催化劑。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。