一种新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃及制备方法与流程

本发明属于功能材料以及玻璃加工领域，涉及一种新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃及制备方法。

背景技术：

自洁玻璃是一种具有自清洁功能的生态环保型“绿色玻璃”，它具有清洁、杀菌防霉、清除甲醛、除味、除臭、周围空气以及环境净化的作用，可广泛应用于多种建筑材料、玻璃幕墙等生活玻璃制品上。自清洁玻璃通过在玻璃表面形成纳米级微粒和纳米级微孔结构的光催化薄膜，利用太阳光产生光催化反应，分解由于外界环境污染吸附于玻璃表面的污染达到自清洁的效果。目前，自清洁玻璃的研究重点主要是其表面膜材，如二氧化钛(tio2)。但是，tio2光催化剂制备成膜工艺复杂，技术不成熟，薄膜附着力不好，自清洁玻璃稳定性差。并且tio2光诱导亲水性调控对制备工艺要求高，生产工艺较为复杂，周期较长，且制备影响因素较多，不易获得目标功能材料，原料也多为有机化合物，污染环境。因此，新型光催化剂表面剂膜材亟待研究。

近来，研究发现类石墨烯二硫化钼(mos2)具备吸收性能好且范围可调，载流子传输速度快、光催化活性高等优异的性质，使其在光电催化方面具有优异性能(j.ke,j.liu，h.sun,h.zhang,x.duan,p.liang,x.li,moseso.tade,s.liu,s.wang,appl.catal.b-environ.2017，200,47-55.s.guo,x.li,x.ren,l.yang,j.zhu,b.wei,adv.funct.mater.2018,28,1802567.)，并有望应用于自清洁玻璃。目前，类石墨烯二硫化钼的防污自洁玻璃还少有研究。若采用“转移技术”使其在玻璃上成膜，往往会降低其光催化性能和自清洁稳定性。因此，实现在玻璃上直接生长二硫化钼自清洁防污膜的可控制备是当新型光催化剂表面剂膜材研究中的重要工作。(j.zhang,j.wu,h.guo,w.chen，j.yuan,u.martinez,g.gupta,a.mohite,p.m.ajayan,andj.lou,adv.mater.2017,29,1701955.)与此同时，尽管类石墨烯二硫化钼具备较高的光催化性能，但仍需进行提高类石墨烯二硫化钼的自清洁玻璃高光催化自清洁效率和稳定性的性能研究。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃及制备方法。

技术方案

一种新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃，其特征在于：在玻璃的表面具有二硫化钼薄膜。

一种所述新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：用水和清洁剂除去表面普通污渍，随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为15～30min，使用去离子水反复清洗；清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为2～4min

步骤2：对洁净的玻璃进行紫外光照清洗处理，光照时间10～20min；

步骤3、三氧化钼前驱体薄膜的蒸镀：将三氧化钼粉末moo3置于蒸镀加热坩埚中，玻璃置于坩埚上方，蒸镀仓抽真空后，加热moo3粉末使其蒸发，加热温度为400℃，蒸镀三氧化钼薄膜于玻璃表面；

所述三氧化钼粉末moo3的用量是每9个平方厘米的质量为0.3～0.5g；

取三氧化钼粉末(moo3)质量为，

步骤4、三氧化钼硫化生长类石墨烯二硫化钼自清洁薄膜的制备：取升华硫粉末s置于坩埚中于管式炉第一温区，已蒸镀三氧化钼薄膜的玻璃置于管式炉第二温区，管式炉抽真空，进行减压硫化处理；在氩气气氛下，第一温区升温，温度为220℃，升华硫粉末s形成硫蒸汽向第二温区扩散，第二温区升温，温度为400～700℃，管内压强为200～300pa，硫化时间为10min；反应结束，氩气气氛下自然降温至常温，得到新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃；

所述升华硫粉末s的用量是每9个平方厘米的质量为1g。

所述步骤1离子水反复清洗次数为3～5次。

所述蒸镀的三氧化钼薄膜厚度为30～100nm。

一种所制备的新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃的测试方法，其特征在于：于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl；随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力；稳定性测试采用循环测试方法，进行一次催化降解测试后，采用去离子水持续冲洗，冲洗时间为3min；随后，重复催化降解测试，重复次数为8次。

有益效果

本发明提出的一种新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃及制备方法，通过化学气相沉积法(cvd)在普通玻璃表面直接生长二硫化钼材料，其成分为mos2，二硫化钼薄膜具备光催化降解功能从而达到自清洁目的。在材料在玻璃表面的生长过程中，通过改变硫化温度调控二硫化钼的生长方向结表面形貌，达到提高光催化降解有机物能力提高的目的。并且二硫化钼直接生长于玻璃上比通过“转移技术”形成的薄膜更具稳定性，经过八次循环后未出现失去活性、脱落现象，稳定性较强。新型类石墨烯二硫化钼自清洁玻璃的制备进一步推进自清洁玻璃制备技术的发展及应用。

本发明采用化学气相沉积法制备纯度高，致密性好，大面积，均匀性好的功能性自清洁薄膜，工艺上易于控制，产品质量稳定。本发明提供的制备方法可根据温度对二硫化钼材料表面形貌进行调控，优化的二硫化钼基自清洁玻璃表面具备二维竖直片状结构形成纳米结构特征，其具备更好的光催化降解有机物性能，可对表面有机物进行氧化降解。并且直接生长的二硫化钼薄膜具有更好的粘结力，自清洁能力较持久。此种方法制备的自清洁生态玻璃具有较好自清洁和空气净化能力，非常适合在建筑物外部玻璃幕墙等领域进行推广。

附图说明

图1是新型类石墨烯二硫化钼基自清洁玻璃表面电镜图。其中500nm是尺寸标尺。

图2是自清洁玻璃表面二硫化钼薄膜能谱结果分析图。

图3是类石墨烯二硫化钼基自清洁玻璃对有机物光催化降解能力结果分析图。纵坐标为有机物降解百分比，横坐标为时间。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

实施例一：

用水和清洁剂除去面积为3cm×3cm的玻璃表面普通污渍，随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为30min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为3次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为3min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为15min。玻璃进行三氧化钼前驱体薄膜的蒸镀实验，取三氧化钼粉末(moo3)质量为0.5g，置于蒸镀加热坩埚中。紫外清洗后的洁净的玻璃置于坩埚上方。蒸镀仓抽真空后，加热moo3粉末使其蒸发，加热温度为400℃。最终蒸镀三氧化钼薄膜于玻璃表面，厚度为100nm。最后，进行三氧化钼硫化生长二硫化钼自清洁薄膜，取升华硫粉末(s)质量1g，置于坩埚中于管式炉第一温区。已蒸镀三氧化钼薄膜的玻璃置于管式炉第二温区。管式炉抽真空，进行减压硫化处理。在氩气气氛下，第一温区升温，温度为220℃，升华硫粉末(s)形成硫蒸汽向第二温区扩散，第二温区升温，温度为700℃，管内压强为300pa，硫化时间为10min。反应结束，氩气气氛下自然降温至常温，即可得到新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃。

表征：于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力，降解所需时间为55min。进行8次循环实验，催化降解能力为初次的96.2％。

实施例二：

用水和清洁剂除去面积为3cm×3cm的玻璃表面普通污渍，随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为30min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为3次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为3min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为15min。玻璃进行三氧化钼前驱体薄膜的蒸镀实验，取三氧化钼粉末(moo3)质量为0.3g，置于蒸镀加热坩埚中。紫外清洗后的洁净的玻璃置于坩埚上方。蒸镀仓抽真空后，加热moo3粉末使其蒸发，加热温度为400℃。最终蒸镀三氧化钼薄膜于玻璃表面，厚度为50nm。最后，进行三氧化钼硫化生长二硫化钼自清洁薄膜，取升华硫粉末(s)质量1g，置于坩埚中于管式炉第一温区。已蒸镀三氧化钼薄膜的玻璃置于管式炉第二温区。管式炉抽真空，进行减压硫化处理。在氩气气氛下，第一温区升温，温度为220℃，升华硫粉末(s)形成硫蒸汽向第二温区扩散，第二温区升温，温度为600℃，管内压强为300pa，硫化时间为10min。反应结束，氩气气氛下自然降温至常温，即可得到新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃。

表征：于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力，降解所需时间为40min。进行8次循环实验，催化降解能力为初次的96.8％。

实施例三：

用水和清洁剂除去面积为3cm×3cm的玻璃表面普通污渍，随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为30min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为3次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为3min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为15min。玻璃进行三氧化钼前驱体薄膜的蒸镀实验，取三氧化钼粉末(moo3)质量为0.3g，置于蒸镀加热坩埚中。紫外清洗后的洁净的玻璃置于坩埚上方。蒸镀仓抽真空后，加热moo3粉末使其蒸发，加热温度为400℃。最终蒸镀三氧化钼薄膜于玻璃表面，厚度为30nm。最后，进行三氧化钼硫化生长二硫化钼自清洁薄膜，取升华硫粉末(s)质量1g，置于坩埚中于管式炉第一温区。已蒸镀三氧化钼薄膜的玻璃置于管式炉第二温区。管式炉抽真空，进行减压硫化处理。在氩气气氛下，第一温区升温，温度为220℃，升华硫粉末(s)形成硫蒸汽向第二温区扩散，第二温区升温，温度为550℃，管内压强为200pa，硫化时间为10min。反应结束，氩气气氛下自然降温至常温，即可得到新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃。

表征：于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力，降解所需时间为35min。进行8次循环实验，催化降解能力为初次的97.2％。

实施例四：

用水和清洁剂除去面积为3cm×3cm的玻璃表面普通污渍，随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为30min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为3次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为3min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为15min。玻璃进行三氧化钼前驱体薄膜的蒸镀实验，取三氧化钼粉末(moo3)质量为0.3g，置于蒸镀加热坩埚中。紫外清洗后的洁净的玻璃置于坩埚上方。蒸镀仓抽真空后，加热moo3粉末使其蒸发，加热温度为400℃。最终蒸镀三氧化钼薄膜于玻璃表面，厚度为50nm。最后，进行三氧化钼硫化生长二硫化钼自清洁薄膜，取升华硫粉末(s)质量1g，置于坩埚中于管式炉第一温区。已蒸镀三氧化钼薄膜的玻璃置于管式炉第二温区。管式炉抽真空，进行减压硫化处理。在氩气气氛下，第一温区升温，温度为220℃，升华硫粉末(s)形成硫蒸汽向第二温区扩散，第二温区升温，温度为550℃，管内压强为200pa，硫化时间为15min。反应结束，氩气气氛下自然降温至常温，即可得到新型类石墨烯二硫化钼基自清洁生态玻璃。

表征：于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力，降解所需时间为30min。进行8次循环实验，催化降解能力为初次的97.9％。