[发明专利]CdS纳米球/Elicarb石墨烯光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS‑EGR）光催化剂及其制备方法。该光催化剂是以Elicarb石墨烯（EGR）为骨架，负载有CdS纳米球而形成的复合型纳米光催化剂；其中EGR与CdS纳米球的质量比为：0.5:100～5:100。相较于氧化还原法制备的石墨烯（RGO），EGR具有表面缺陷少，电导率高等特点。EGR的引入，可以抑制CdS纳米球光生电子空穴的复合。在可见光照射下，CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS‑EGR）光解水产氢活性明显高于CdS纳米球/还原氧化石墨烯（CdS‑RGO）和空白CdS球。该项发明可以为设计更高效的石墨烯‑半导体复合型光催化剂提供一条全新的思路，且该光催化剂有望应用于工业废水处理，太阳能产氢，有机合成方面的应用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS-EGR）光催化剂及其制备方法。

背景技术

环境污染和能源短缺问题的日益加剧，极大的威胁着人类社会的可持续发展。寻求高效、环保的污染物降解技术和清洁可再生能源成为近年来世界关注的焦点。半导体光催化技术作为一种在常温常压下，通过太阳光来直接驱动完成一系列重要化学反应的技术，由于其绿色环保，反应条件温和等特点，在环境污染防治和新型能源开发领域引起了人们极大的关注。

CdS带隙为2.4 eV具有很好的可见光响应，且其具有成本低廉,光催化性能优越等特点，被认为是理想的光催化剂。然而,仍存在其光生电子空穴对复合问题。石墨烯的引入能够抑制CdS的光生电子空穴对的复合，提高复合光催化剂的光催化活性。然而普通的氧化还原法制备的石墨烯具有较多的表面缺陷和残留含氧官能团，极大地降低了其电导率。因此，使用缺陷更少，电导率更高的石墨烯成为了提高复合光催化剂光催化活性的一种简单有效的方法。本发明公开了一种CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS-EGR）光催化剂及其制备方法。制备合成的CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS-EGR）光解水产氢活性明显高于CdS纳米球/还原氧化石墨烯（CdS-RGO）和空白CdS纳米球。

发明内容

针对氧化还原法制备的石墨烯缺陷多电导率差等问题，本发明公开了一种CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS-EGR）光催化剂及其制备方法。制备合成的CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS-EGR）光解水产氢活性明显高于CdS纳米球/还原氧化石墨烯（CdS-RGO）和空白CdS纳米球。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS-EGR）光催化剂，该光催化剂是以Elicarb石墨烯（EGR）为骨架，负载有CdS纳米球形成的复合型纳米光催化剂 ；其中Elicarb石墨烯与CdS纳米球的质量比为：0.5:100 ～ 5:100。

本发明的另一目的在于提供一种上述CdS纳米球/Elicarb石墨烯（CdS-EGR）光催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）CdS纳米球的制备：将0.85mg醋酸镉（Cd(CH₃COO)₂·2H₂O）、1.22mg硫脲（NH₂CSNH₂）、40mL水（H₂O）混合搅拌均匀，接着120℃水热24 h，得到CdS纳米球；

（2）CdS纳米球的正电化修饰：400mgCdS纳米球溶于500mL乙醇（C₂H₅OH）中超声30min，再加入2mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷，60℃回流4 h，离心洗涤得到正电化修饰的CdS纳米球；

（3）Elicarb石墨烯（EGR）的分散：将2g十二烷基苯磺酸钠、20mg Elicarb石墨烯（EGR）超声混合均匀，抽滤洗去多余的十二烷基苯磺酸钠，再把EGR重新分散在水溶液中；十二烷基苯磺酸钠修饰后的EGR，同时具有水溶性好，带负电的特点。