) 2前驱体溶液采用溶胶_凝胶技术旋涂在石英片上，所述石英片经过丙酮和酒精超声清洗，利用匀胶机对涂有Ag-GQDs-Zn (NO3) 2前驱体溶液的石英片进行旋涂一烘干一再旋涂，所述匀胶机转速设置在2500~3500rpm，上述旋涂一烘干一再旋涂进行3-5次，旋涂时间在4~8min，利用快速退火炉对上述旋涂_烘干_再旋涂的样品进行快速退火处理，退火温度控制在450~550°C、时间控制为8~10分钟，最终得到Ag-GQDs/ZnO三元光催化剂。
[0023]对所述Ag-GQDs/ZnO三元光催化剂(吸光范围在200~800nm),进行光催化性能测试，将一种常见的有机染料罗丹明溶液旋涂在所述Ag-GQDs/ZnO三元光催化剂薄膜上，将旋涂了罗丹明染料的薄膜在黑暗中放置若干小时，达到吸附平衡，然后将其放置在500W的日光灯下，每隔I小时，测一次罗丹明的吸收，根据罗丹明吸收的变化来判断该三元光催化剂的光降解效率，8个小时的光照之后，罗丹明的降解效率达到了 58%。
[0024]制备过程中，所述石墨烯量子点溶液既作为金属阳离子溶剂来溶解氧化锌前驱体溶液，又作为银离子还原剂原位合成贵金属银纳米颗粒，这大大减少了制备过程中有机溶剂以及金属还原剂的使用，简化了制备工艺。同时，石墨烯量子点具有优异的电子传输能力，可以有效地提高光生电子-空穴的分离效率；贵金属银纳米颗粒具有优异的等离子体共振效应，可以有效地拓展光催化剂的可见光吸收范围。这种三元复合光催化剂充分利用以上优势，极大地提高了可见光区域的光催化效率。
[0025]为了进一步解释本发明，采用具体实施例对本发明进行解释。
[0026]实施方式一
电化学循环伏安法制备水溶性石墨烯量子点:将高纯石墨棒同时作为工作电极和对电极，Ag/AgCl作参比电极，浓度为0.lmol/L, PH=7的磷酸盐缓冲液(PBS)作为电解液，循环伏安电压-5到+5V，扫描速率0.5V/s，扫描圈数3000。将得到的棕色水溶液用220nm的水系过滤头进行过滤，然后用截留分子量为3500Da的透析袋进行透析，除去多余的离子，透析时间为一周，隔8小时换一次去离子水。
[0027]取2mL上述制备的GQDs水溶液，加入100 μ L浓度为0.lmol/L的硝酸银溶液，磁力搅拌30分钟混合均匀后用波长为365nm的紫外光照射3个小时，溶液由浅棕色变为深红棕色，证明银纳米颗粒的形成。将233 μ L浓度为0.lmol/L硝酸锌溶液加入到上述银/量子点混合溶液中，至此，得到最终的前驱体溶液。
[0028]将前驱体溶液旋涂到2cm*2cm的石英片上，旋涂的转速是3000rpm,旋涂时间I分钟，烘干，再旋涂，该过程重复4次，然后将样品放入到快速热处理炉中进行快速退火，退火温度500°C，氩气(95% ) +氢气(5% )保护气氛，保温时间10分钟，自然冷却到室温。
[0029]将旋涂了罗丹明染料的薄膜在黑暗中放置2个小时，达到吸附平衡，然后将其放置在500W的日光灯下，每隔I小时，测一次罗丹明的吸收，根据罗丹明吸收的变化来判断该三元光催化剂的光降解效率，结果表明，在8个小时的光照之后，罗丹明的降解效率达到了58%。
[0030] 实施方式二
电化学循环伏安法制备水溶性石墨烯量子点:将高纯石墨棒同时作为工作电极和对电极，Ag/AgCl作参比电极，浓度为0.lmol/L, PH=7的磷酸盐缓冲液(PBS)作为电解液，循环伏安电压-3到+3V，扫描速率0.5V/s，扫描圈数3000。将得到的棕色水溶液用220nm的水系过滤头进行过滤，然后用截留分子量为3500Da的透析袋进行透析，除去多余的离子，透析时间为一周，隔8小时换一次去离子水。
[0031 ] 取2mL上述制备的GQDs水溶液，加入200 μ L浓度为0.lmol/L的硝酸银溶液，磁力搅拌30分钟，混合均匀后用波长为254nm的紫外光照射2个小时，溶液由浅棕色变为深红棕色，证明银纳米颗粒的形成。将233 μ L浓度为0.lmol/L硝酸锌溶液加入到上述银-量子点混合溶液中，至此，得到最终的前驱体溶液。
[0032]将前驱体溶液旋涂到2cm*2cm的石英片上，旋涂的转速是3000rpm,旋涂时间I分钟，烘干，再旋涂，该过程重复4次，然后将样品放入到快速热处理炉中进行快速退火，退火温度500°C，氩气(95% ) +氢气(5% )保护气氛，保温时间10分钟，自然冷却到室温。
[0033]将旋涂了罗丹明染料的薄膜在黑暗中放置2个小时，达到吸附平衡，然后将其放置在500W的日光灯下，每隔I小时，测一次罗丹明的吸收，根据罗丹明吸收的变化来判断该三元光催化剂的光降解效率。
[0034]实施方式三
电化学循环伏安法制备水溶性石墨烯量子点:将高纯石墨棒同时作为工作电极和对电极，Ag/AgCl作参比电极，浓度为0.lmol/L, PH=7的磷酸盐缓冲液(PBS)作为电解液，循环伏安电压-3到+3V，扫描速率0.3V/s，扫描圈数5000。将得到的棕色水溶液用220nm的水系过滤头进行过滤，然后用截留分子量为3500Da的透析袋进行透析，除去多余的离子，透析时间为一周，隔8小时换一次去离子水。
[0035]取2mL上述制备的GQDs水溶液，加入100 μ L浓度为0.lmol/L的硝酸银溶液，磁力搅拌30分钟，混合均匀后用波长为365nm的紫外光照射3个小时，溶液由浅棕色变为深红棕色，证明银纳米颗粒的形成。将300 μ L浓度为0.lmol/L硝酸锌溶液加入到上述银-量子点混合溶液中，至此，得到最终的前驱体溶液。
[0036]将前驱体溶液旋涂到2cm*2cm的石英片上，旋涂的转速是3000rpm,旋涂时间I分钟，烘干，再旋涂，该过程重复4次，然后将样品放入到快速热处理炉中进行快速退火，退火温度500°C，氩气(95% ) +氢气(5% )保护气氛，保温时间10分钟，自然冷却到室温。
[0037]将旋涂了罗丹明染料的薄膜在黑暗中放置2个小时，达到吸附平衡，然后将其放置在500W的日光灯下，每隔I小时，测一次罗丹明的吸收，根据罗丹明吸收的变化来判断该三元光催化剂的光降解效率。
【主权项】
1.一种银-石墨稀量子点/氧化锌三元光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法应用含有石墨烯量子点水溶液还原银离子，获得银-石墨烯量子点混合溶液，将银-石墨烯量子点混合溶液作为金属阳离子溶剂溶解锌离子，获得银-石墨烯量子点/硝酸锌前驱液，将银-石墨烯量子点/硝酸锌前驱液进行旋涂烘干处理，得到银-石墨烯量子点/氧化锌三元光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备过程包括以下步骤: 步骤I)利用电化学循环伏安法制备出透明的淡黄色的石墨烯量子点水溶液； 步骤2)取出上述步骤I)制备出的透明的淡黄色的石墨稀量子点水溶液，加入量硝酸银溶液，并进行紫外线照射，利用石墨烯量子点进行银离子还原，形成银纳米颗粒，得到银-石墨烯量子点混合溶液； 步骤3)对上述步骤2)得到的银-石墨烯量子点混合溶液中加入硝酸锌溶液，所述银-石墨烯量子点混合溶液含有石墨烯量子点，作为金属阳离子溶剂溶解硝酸锌，得到银-石墨烯量子点/硝酸锌前驱液； 步骤4)利用匀胶机对上述得到的银-石墨烯量子点/硝酸锌前驱液进行旋涂一烘干一再旋涂处理，然后利用快速退火炉进行快速退火处理得到银-石墨烯量子点/氧化锌三元光催化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述银-石墨烯量子点/氧化锌三元光催化剂的吸光范围为200~800nm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中制备的透明的淡黄色的石墨烯量子点水溶液时，首先采用电化学循环伏安法制备出棕褐色含有杂质的石墨烯量子点水溶液，对其进行透析，得到透明的淡黄色的石墨烯量子点水溶液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电化学循环伏安法采用超纯石墨棒为工作电极和对电极，Ag/AgCl作为参比电极，PH=6.5-7.5的磷酸盐缓冲液作为电解液，所述电化学循环伏安法的电化学参数设置为循环伏安电压为1~5V、循环扫描速率为0.1-0.6V/s ;对所述棕褐色含有杂质的石墨烯量子点水溶液采用截留分子量为3500~14000Da的透析袋进行透析。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中采用波长为250nm~365nm的紫外线照射，照射过程中溶液颜色由浅棕色变为深红棕色后，停止照射，所述银纳米颗粒的尺寸为28~32nm。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸银的溶度为0.1mol/L~0.3mol/L，硝酸锌溶液的浓度为 0.1mol/L~0.5mol/Lo8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中石墨烯量子点水溶液与硝酸银的体积配比关系为2mL:20 μ L-200 μ L。9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中硝酸锌溶液与银-石墨烯量子点混合溶液体积配比关系为100 μ L-300 μ L:2mL。10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述银-石墨烯量子点/硝酸锌前驱液采用溶胶-凝胶技术旋涂在石英片上，然后利用所述匀胶机进行旋涂一烘干一再旋涂处理，之后进行快速退火处理；所述匀胶机转速设置在2500~3500rpm，旋涂时间在4~8min，退火温度控制在450~550°C、时间为8~10分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种银-石墨烯量子点/氧化锌三元光催化剂的制备方法。该方法利用电化学循环伏安法制备石墨烯量子点水溶液，利用溶胶-凝胶旋涂热处理技术制备三元光催化剂薄膜。其中，含有石墨烯量子点的水溶液不仅作为溶剂溶解氧化锌前驱体溶液，而且作为还原剂原位还原银离子。这种三元光催化剂充分利用了碳纳米材料以及贵金属纳米颗粒对提高氧化锌半导体光催化性能的优势，有效的提高了氧化锌半导体光催化剂在可见光区域的光催化性能，同时，该制备方法不涉及任何有机溶剂，不涉及复杂的制备工序，具有绿色环保、生产成本低、易于产业化的优点。
【IPC分类】B01J23/66
【公开号】CN104941643
【申请号】CN201510334127
【发明人】李妍, 王君, 戈娟
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月16日