强。[0041 ] 图8为Ti02，Ti02/C3N4和GNR-Ti02/C3N4的光电流图。从图中可以看出，GNR-T12/C3N4的光电流是Ti02/C3N4的5倍，说明加入石墨烯纳米带后，电子-空穴的分离率更大，使光催化性能提升。
[0042]图9为光在325nm激发条件下，C3N4，Ti02/C3N4，和GNR-Ti02/C3N4的光致发光光谱(PL)。光致发光光谱显示了电子的捕获，迀移，光催化剂空穴-电子对复合等信息。众所周知，PL峰值越高，说明空穴-电子对更容易复合。很显然，在室温条件下，纯的C3N4的PL峰强度为770，而GNR-Ti02/C3N4异质结构的发射峰强度较C3N4，Ti02/C3N4低了很多。结果表面，由于GNR的抑制作用，导致GNR-Ti02/C3N4异质结构的空穴-电子对复合率更低。
[0043]实施例2
[0044]一种石墨烯纳米带负载半导体三维光催化材料GNR-Ti02/Bi2W06。含有C、T1、0、H、B1、W元素。
[0045](I)石墨烯纳米带的制备
[0046]石墨烯纳米带(GNR)通过以下方法制备得到:称量1.5g多壁碳纳米管，加入150mL浓硫酸，搅拌lh。在冰浴条件下，缓慢加入9g的高锰酸钾，在25°C条件下，搅拌2h。然后在75°C油浴80min。在冰浴条件下，加入25mL的蒸馏水，然后将上述溶液倒入装有300?400mL蒸馏水的大烧杯中，并再加入5mL过氧化氢。产物GNR通过离心获得。
[0047](2)石墨烯纳米带负载半导体二氧化钛和钨酸铋的制备。
[0048]称量0.3g的二氧化钛前驱体，并加入24mL的过氧化氢溶液和5mL氨水，搅拌至溶液为澄清。加入0.3g钨酸铋，溶液变浑浊，离心洗净。再加入20mL去离子水和超声了 30min的石墨稀纳米带2mLο将上述溶液转入50mL聚四氟乙稀内衬反应Il，在160°C条件下，水热24h。通过离心，水洗得到产物，并在60°C的烘箱中干燥一晚。得到固体粉末，再在500°C条件下，氮气氛围中，烧3h，得到GNR-Ti02/C3N4异质结构。
[0049]其中，钨酸铋是用1.4gBi(NO3)3.5H20，0.5g Na2WO3，40mL乙二醇，经超声，搅拌，待得均匀溶液后，移至反应釜，水热24h，160°C，得到。
[0050]实施例3
[0051 ] 一种石墨烯纳米带负载半导体三维光催化材料GNR-Ti02/C3N4。含有C、N、T1、0、H元素。
[0052](I)石墨烯纳米带的制备
[0053]石墨烯纳米带(GNR)通过以下方法制备得到:称量1.5g多壁碳纳米管，加入150mL浓硫酸，搅拌lh。在冰浴条件下，缓慢加入9g的高锰酸钾，在25°C条件下，搅拌2h。然后在75°C油浴80min。在冰浴条件下，加入25mL的蒸馏水，然后将上述溶液倒入装有300?400mL蒸馏水的大烧杯中，并再加入5mL过氧化氢。产物GNR通过离心获得。
[0054](2)石墨烯纳米带负载半导体二氧化钛和氮化碳的制备
[0055]称量0.3g的二氧化钛前驱体，并加入24mL的过氧化氢溶液和5mL氨水，搅拌至溶液为澄清。加入0.5g三聚氰胺，溶液变浑浊，离心洗净。再加入20mL去离子水和超声了 30min的石墨稀纳米带2mL。将上述溶液转入50mL聚四氟乙稀内衬反应Il，在160°C条件下，水热24h。通过离心，水洗得到产物，并在60°C的烘箱中干燥一晚。得到固体粉末，再在500°C条件下，氮气氛围中，烧3h，得到GNR-Ti02/C3N4异质结构。
[0056]实施例4
[0057]石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，采用以下步骤:
[0058]将二氧化钛前驱体溶解于过氧化氢与氨水按体积比为10:2得到的混合溶液中，搅拌至溶液黄色澄清，加入氮化碳，待溶液浑浊，离心洗净，再加入去离子水和经过超声处理的石墨烯纳米带，搅拌后于反应釜中，控制温度为140°C，水热24h，再经过离心、洗净、烘干处理后，于氮气氛围下，控制温度为400°C煅烧5h，即得到石墨烯纳米带负载的半导体三维光催化材料，其中氮化碳含量占20wt%，石墨稀纳米带的含量为50wt%。
[0059]使用的氮化碳由三聚氰胺在氮气氛围下，500°C煅烧3h制备得到。使用的石墨烯纳米带为多壁碳纳米管在浓硫酸，高锰酸钾，过氧化氢条件下制备得到，多壁碳纳米管、浓硫酸、高猛酸钾、过氧化氢的比例为Ig: 6g:1OOmLmL: 5mL，具体采用以下步骤:将多壁碳纳米管加入到浓硫酸搅拌，然后在冰浴条件下，缓慢加入高锰酸钾，再升温至25°C条件下，搅拌2h，在75°C油浴80min，然后在冰浴条件下，加入蒸馏水及过氧化氢，最后通过离心获得石墨烯纳米带。
[0060]实施例5
[0061]石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，采用以下步骤:
[0062]将二氧化钛前驱体溶解于过氧化氢与氨水按体积比为24:5得到的混合溶液中，搅拌至溶液黄色澄清，加入氮化碳，待溶液浑浊，离心洗净，再加入去离子水和经过超声处理的石墨烯纳米带，搅拌后于反应釜中，控制温度为150°C，水热18h，再经过离心、洗净、烘干处理后，于氮气氛围下，控制温度为500°C煅烧3h，即得到石墨烯纳米带负载的半导体三维光催化材料，其中氮化碳含量占40wt%，石墨稀纳米带的含量为30wt%。
[0063]使用的氮化碳由三聚氰胺在氮气氛围下，500°C煅烧3h制备得到。使用的石墨烯纳米带为多壁碳纳米管在浓硫酸，高锰酸钾，过氧化氢条件下制备得到，多壁碳纳米管、浓硫酸、高锰酸钾、过氧化氢的比例为lg:6g:20ml:1ml，具体采用以下步骤:将多壁碳纳米管加入到浓硫酸搅拌，然后在冰浴条件下，缓慢加入高锰酸钾，再升温至25°C条件下，搅拌2h，在75°C油浴80min，然后在冰浴条件下，加入蒸馏水及过氧化氢，最后通过离心获得石墨烯纳米带。
[0064]实施例6
[0065]石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，采用以下步骤:
[0066]将二氧化钛前驱体溶解于过氧化氢与氨水按体积比为30:10得到的混合溶液中，搅拌至溶液黄色澄清，加入钨酸铋，待溶液浑浊，离心洗净，再加入去离子水和经过超声处理的石墨烯纳米带，搅拌后于反应釜中，控制温度为180°C，水热16h，再经过离心、洗净、烘干处理后，于氮气氛围下，控制温度为600°C煅烧2h，即得到石墨烯纳米带负载的半导体三维光催化材料，其中妈酸祕含量占80wt%，石墨稀纳米带的含量为5wt%。
[0067]使用的石墨烯纳米带为多壁碳纳米管在浓硫酸，高锰酸钾，过氧化氢条件下制备得到，多壁碳纳米管、浓硫酸、高猛酸钾、过氧化氢的比例为3g: 18g:300ml: 15ml，具体采用以下步骤:将多壁碳纳米管加入到浓硫酸搅拌，然后在冰浴条件下，缓慢加入高锰酸钾，再升温至25°C条件下，搅拌2h，在75°C油浴SOmin，然后在冰浴条件下，加入蒸馏水及过氧化氢，最后通过离心获得石墨烯纳米带。
【主权项】
1.石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤: 将二氧化钛前驱体溶解于过氧化氢与氨水混合溶液中，搅拌至溶液黄色澄清，加入氮化碳，待溶液浑浊，离心洗净，再加入去离子水和经过超声处理的石墨烯纳米带，搅拌后于反应釜中，控制温度为140-180°c，反应16-24h，再经过离心、洗净、烘干处理后，于氮气氛围下，控制温度为400-600°C煅烧2-5h，即得到石墨烯纳米带负载半导体三维光催化材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的过氧化氢与氨水的体积比为10-30:2-10。3.根据权利要求1所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的过氧化氢与氨水的体积比优选24:5。4.根据权利要求1所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，制备的石墨稀纳米带负载半导体三维光催化材料中，氮化碳含量为20?80wt%，石墨稀纳米带的含量为5?50wt%。5.根据权利要求1或4所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，采用钨酸铋代替氮化碳。6.根据权利要求1或4所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的氮化碳由三聚氰胺在氮气氛围下，500°C煅烧3h制备得到。7.根据权利要求1所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯纳米带为多壁碳纳米管在浓硫酸，高锰酸钾，过氧化氢条件下制备得到。8.根据权利要求1或7所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯纳米带采用以下方法制备得到:将多壁碳纳米管加入到浓硫酸搅拌，然后在冰浴条件下，缓慢加入高锰酸钾，再升温至25°C条件下，搅拌2h，在75°C油浴80min，然后在冰浴条件下，加入蒸馏水及过氧化氢，最后通过离心获得石墨烯纳米带。9.根据权利要求8所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，多壁碳纳米管、浓硫酸、高锰酸钾、过氧化氢的比例为I?3g: 6?18g:1OOmL?300mL:5?15mL。10.根据权利要求8所述的石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，其特征在于，多壁碳纳米管、浓硫酸、高锰酸钾、过氧化氢的比例优选为Ig: 6g: 20ml:1ml。
【专利摘要】本发明涉及石墨烯纳米带负载半导体的三维光催化材料的制备方法，将二氧化钛前驱体溶解于过氧化氢与氨水混合溶液中，搅拌至溶液黄色澄清，加入氮化碳，待溶液浑浊，离心洗净，再加入去离子水和经过超声处理的石墨烯纳米带，搅拌后于反应釜中反应，再经过离心、洗净、烘干处理后，于氮气氛围下煅烧，即得到石墨烯纳米带负载的半导体三维光催化材料。与现有技术相比，本发明，制备工艺简单，有效提高了催化剂的活性和光催化性能，石墨烯纳米带的加入，使得该材料在可见光区域有了明显的响应。
【IPC分类】B01J23/31, B01J27/24
【公开号】CN105536840
【申请号】CN201510898403
【发明人】闵宇霖, 周凡琪, 李涛涛
【申请人】上海电力学院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月8日