三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法与流程

本发明涉及纳米复合材料领域，具体涉及一种三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法。

二背景技术

含罗丹明b的工业废水对人体和动物具有危害性，其废水处理工艺成为水处理领域的研究热点(mustafas，yunuseu，erkanyetaldeterminationofrhodaminebinsoftdrink，wastewaterandlipsticksamplesaftersolidphaseextraction.[j].foodandchemicaltoxicology，2011，49：1796-1799)由于其显着的可见光吸收和高能量转换效率，硫化物半导体基光催化剂吸引了大量的关注(fanl，guopingc，jianghengletal.bandengineeringofcu²⁺dopedin2xzn3(1-x)s3solidsolutionwithhighphotocatalyticactivityforh2productionundervisiblelight.[j].catalysisscience&technology，2013，3：1993-1999)。在诸多半导体光催化材料中，纳米三硫化二铟由于其毒性低、效率高以及稳定等特点在光催化领域具有广阔的应用前景(z.s.medvedeva，chalcogenidesofelementsofsubgroupiiiboftheperiodicsystemofelements(nauka，moscow，1968))。但目前对于纳米三硫化二铟在近红外光谱范围的光催化应用还鲜有研究，因此如何拓宽其光催化应用范围是人们普遍关心的问题。其中，提高光催化剂的反应活性及寻找具有丰富的比表面积的负载材料的是当前研究的热点。氧化石墨烯独特的多孔结构赋予其优良的表面积，能够提供丰富的生长位点。本发明采用水热合成法制备了三硫化二铟，并以氧化石墨烯为载体和包覆材料，制得三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料，其中氧化石墨烯作为载体能够提供丰富的生长位点，加速光催化反应的进行。

三

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法，关键技术是采用三硫化二铟为主要光催化剂，氧化石墨烯为载体、包裹材料和辅助光催化剂，常温常压下经敏化、复合、分离等步骤，制备得到三硫化二铟@氧化石墨烯目标化合物，工艺方法包括如下反应步骤：

步骤1)敏化：将三硫化二铟溶于乙醇中，加入kh550，搅拌混合后将固液混合物离心，固体分别用蒸馏水和无水乙醇各洗两次，在真空条件下干燥。得敏化后的三硫化二铟；

步骤2)复合：将氧化石墨烯溶于蒸馏水中，加入敏化后所得的固体，搅拌混合得固液混合物；

步骤3)分离：将固液混合物离心，固体分别用蒸馏水和无水乙醇各洗两次，在真空条件下干燥，得三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料。

本发明所述的三硫化二铟@氧化石墨烯的制备方法，敏化步骤中，固液混合物搅拌的时间为11-13小时。

本发明所述的三硫化二铟@氧化石墨烯的制备方法，复合步骤中固液混合物搅拌的时间为11-13小时。

本发明所述的三硫化二铟@氧化石墨烯的制备方法，敏化步骤中，每克敏化的三硫化二铟需要投入三硫化二铟用量为1～2克，kh550的用量为10～20毫升。

本发明所述的三硫化二铟@氧化石墨烯的制备方法，复合步骤中，每克敏化的三硫化二铟需要投入氧化石墨烯的用量为0.05～0.15克。

本发明所述的三硫化二铟@氧化石墨烯的制备方法，分离步骤中真空度为0.09，温度为60摄氏度，时间为2小时。

本发明所述的三硫化二铟@氧化石墨烯的制备方法，所得目标产品作为光催化剂，在中性或酸性条件下，采用可见光照射一段时间能够很好地去除废水液中的罗丹明b，在大规模环境污染治理方面具有广泛的应用。

本发明中并未对三硫化二铟的催化性能造成影响，而本发明中的降解目标为罗丹明b而非六价铬离子，故降解效果与现有技术不同，可进一步调节两者的质量分数以达到现有技术的催化效果。

本发明所用的三硫化二铟可按照文献(wenweng，wenxial，yanhual，etal.in2s3nanomaterialasabroadbandspectrumphotocatalysttodisplaysignificantactivity.[j].appliedcatalysisbenvironmental，2015，176：83-90.)水热合成方法制备。

依据本发明提供的三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法，其技术关键是采用水热合成法制备的纳米三硫化二铟为主要光催化剂，氧化石墨烯为载体、包裹材料和辅助光催化剂，常温常压下复合而成得到三硫化二铟目标化合物。本发明与现有光催化降解技术相比，优点为，(1)本发明中三硫化二铟纳米复合材料的制备方法简单易行，工艺参数易控制，采用水热合成法制备三硫化二铟纳米复合材料，能耗低，可有效降低生产成本；(2)所得三硫化二铟纳米复合材料充分结合了纳米三硫化二铟的优良的光催化能力以及氧化石墨烯极强的负载、包覆能力和抑制光生电子-空穴的复合作用，协同催化效果优良；(3)三硫化二铟纳米复合材料在中性、酸性环境中，以可见光为光源，可以大规模的处理污染物，降解活性高，降解反应结束后，催化剂不流失，可以很好的回收并循环使用；(4)三硫化二铟采用胺基敏化后再与氧化石墨烯复合，而非一步水热法合成，避免了一步水热法对氧化石墨烯上含氧官能团的破坏，保护其吸附性能。

四附图说明

图1为实施例1中所制备样品的sem图；

图2为实施例1中所制备样品的xrd图；

图3为实施例1中所制备样品的xps图；

图4为实施例1中所制备样品在实施例7中的光催化性能液体紫外图；

五具体实施方式

下面的实施例对本发明做进一步说明，其目的是能够更好理解本发明的内容。但是实施例不以任何方式限制本发明的范围。本专业领域的技术人员在本发明权利要求范围内做出的改进和调整也应属于本发明的权利和保护范围。

实施例1

将1克三硫化二铟溶于1升乙醇中，加入10毫升kh550，搅拌11小时，得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空60摄氏度中干燥2小时，真空度0.09。将0.05克氧化石墨烯溶于蒸馏水中，加入敏化后所得的固体，搅拌12小时得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空50摄氏度中干燥2小时。

实施例2

将1.2克三硫化二铟溶于1升乙醇中，加入12毫升kh550，搅拌11小时30分钟，得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空60摄氏度中干燥2小时，真空度0.09。将0.07克氧化石墨烯溶于蒸馏水中，加入敏化后所得的固体，搅拌12小时得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空50摄氏度中干燥2小时。

实施例3

将1.4克三硫化二铟溶于1升乙醇中，加入14毫升kh550，搅拌12小时，得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空60摄氏度中干燥2小时，真空度0.09。将氧化石墨烯溶于蒸馏水中，加入敏化后所得的固体，搅拌12小时得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空50摄氏度中干燥2小时。

实施例4

将1.6克三硫化二铟溶于1升乙醇中，加入16毫升kh550，搅拌12小时20分钟，得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空60摄氏度中干燥2小时，真空度0.09。将0.11克氧化石墨烯溶于蒸馏水中，加入敏化后所得的固体，搅拌12小时得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空50摄氏度中干燥2小时。

实施例5

将1.8克三硫化二铟溶于1升乙醇中，加入18毫升kh550，搅拌12小时40分钟，得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空60摄氏度中干燥2小时，真空度0.09。将0.13克氧化石墨烯溶于蒸馏水中，加入敏化后所得的固体，搅拌12小时得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空50摄氏度中干燥2小时。

实施例6

将2克三硫化二铟溶于1升乙醇中，加入20毫升kh550，搅拌13小时，得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空60摄氏度中干燥2小时，真空度0.09。将0.15克氧化石墨烯溶于蒸馏水中，加入敏化后所得的固体，搅拌12小时得固液混合物。依次用100毫升蒸馏水、100毫升无水乙醇各洗两次，固体用乙醇带出，在真空50摄氏度中干燥2小时。

实施例7

光催化效果测试：

1)空白消除。将1克三硫化二铟@氧化石墨烯纳米复合材料和100毫升1×10^-4摩尔每升罗丹明b溶液混合放入250毫升烧杯。将烧杯用黑色不透光容器封闭，用磁力搅拌器于避光条件下搅拌溶液12小时；

2)光降解。待上述反应完成后将溶液放入光降解仪进行光照反应，采用模拟自然光照条件的250w氙灯照射。从0分钟开始取样，每隔10分钟取一次样，每次样品取3～5毫升，然后用分子筛过滤。待反应达到50分钟后每隔20分钟取一次样；待反应达到90分钟后隔30分钟取一次样。待反应达到120分钟的时候结束光照，对120分钟内取到的9个样品进行紫外分析。实验结果表明，当反应进行到30分钟的时候，六价铬离子开始减少，达到90分钟的时候六价铬离子浓度接近0摩尔每升。