CN103983672A - 一种石墨烯-硫化物量子点复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯-硫化物量子点复合材料的制备方法。本发明的技术方案要点为：一种石墨烯-硫化物量子点复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将2-8mg氧化石墨烯加入到70mL去离子水中超声分散得到棕黄色悬浊液；（2）将0.266g醋酸锌或0.123g醋酸镉和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入1-5mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液pH=8-10；（3）将步骤（2）得到的溶液转移到水热反应釜中于160-200℃水热反应6-8h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-硫化物量子点复合材料。本发明步骤简单，操作方便，采用水做溶剂，通过一步水热法制备石墨烯-硫化物量子点复合材料，避免了使用有机溶剂带来的成本高和环境不友好的缺点。
Description
技术领域
本发明属于无机纳米材料、光电转化能量化学技术领域，具体涉及一种石墨烯-硫化物量子点复合材料的制备方法。
背景技术
汞是一种具有较强毒性的金属元素，在自然界中主要以单质汞、汞离子以及有机汞三种形式存在，并且在空气中能够稳定存在。汞离子对人体健康存在多种危害，尤其对于12岁以下的儿童伤害更大。汞能够通过化学反应转化为汞离子，再经过植物的生物反应转变为对神经系统有重大危害的甲基汞（有机态），通过食物链的桥梁，甲基汞会进入到人体内。人体内累积的汞无法通过自身代谢进行排泄，将直接对人体的健康造成重大的威胁，比如造成神经系统紊乱、汞中毒和恶性肿瘤等疾病。因此，对于汞离子检测的研究对于保证人类健康和环境保护具有十分重要的意义。目前常用的检测汞的方法有光谱法和电位滴定法等，但是这些方法都有一定的局限性，比如样品需要预处理、需要昂贵的仪器、操作复杂和检测周期长等。光电化学方法由于其灵敏度高、仪器设备简单和价格低廉等优点受到越来越广泛的关注。
半导体量子点材料具有量子尺寸效应和表面效应，具有特殊的光电化学性质，但是量子点材料由于具有较高的比表面能，容易团聚，因此会降低其光电活性。而量子点与其它半导体或金属材料复合则可以避免量子点团聚，保持较好的光电活性。石墨烯，具有特殊的二维结构和很高的电子迁移率，因此被广泛用作量子点的基底材料。石墨烯-量子点复合材料一方面可以抑制量子点的复合，另一方面量子点的沉积还可以抑制石墨烯的卷曲。另外，石墨烯还具有良好的电子迁移率，因此可以促进光生电荷的分离效率，提高光生电流密度。本发明利用石墨烯-硫化物量子点复合材料优异的光电化学性质建立了汞离子的光电化学检测方法，该方法灵敏度高，选择性好，有望用于水溶液中汞离子的检测。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种操作简单且成本低廉的石墨烯-硫化物量子点复合材料的制备方法。
本发明的技术方案为：一种石墨烯-硫化物量子点复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将2-8mg氧化石墨烯加入到70mL去离子水中超声分散得到棕黄色悬浊液；（2）将0.266g醋酸锌或0.123g醋酸镉和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入1-5mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液pH=8-10；（3）将步骤（2）得到的溶液转移到水热反应釜中于160-200℃水热反应6-8h。冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-硫化物量子点复合材料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：（1）采用水做溶剂，通过一步水热法制备石墨烯-硫化物量子点复合材料，避免了使用有机溶剂带来的成本高和环境不友好的缺点；（2）步骤简单，操作方便，便于推广应用；（3）最终产物具有良好的光电活性，可修饰到导电玻璃表面制成光电化学传感器用于检测Hg2+。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料的透射电镜图，图2是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料的高分辨透射电镜图，图3是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料的傅里叶红外光谱图，图4是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料修饰的光电极的光电流密度以及向其中加入几种不同浓度Hg2+之后的光电流密度，图5是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料修饰的光电极的光电流密度随Hg2+浓度变化的关系图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将2mg氧化石墨烯分散在70mL去离子水中，超声1h得到透明的棕黄色悬浊液，将0.266g醋酸锌和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入1mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液的pH=8，将该溶液转移到100mL水热反应釜中，160℃反应6h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-ZnS量子点复合材料。
图1是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料的透射电镜图，从图中可以看出ZnS量子点均匀地分散在石墨烯片上。图2是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料的高分辨透射电镜图，从图可以看出ZnS量子点的尺寸约为6nm，晶格间距为0.308nm，归属于（001）晶面。图3是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料的傅里叶红外光谱图，石墨烯-ZnS量子点复合材料在1623cm−1处的环氧峰，1221cm-1和1038cm-1处的C-O的伸缩振动都消失了，说明氧化石墨烯被还原为石墨烯，而且，在1550cm−1处出现C-C的sp2杂化引起的石墨烯的碳骨架峰。图4是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料修饰的光电极的光电流密度以及向其中加入几种不同浓度Hg2+之后的光电流密度，显示光电流密度随着Hg2+浓度的增大而逐渐增大。图5是本发明实施例1制得的石墨烯-ZnS量子点复合材料修饰的光电极的光电流密度随Hg2+浓度变化的关系图，Hg2+浓度在40μM到400μM之间光电流密度（I-I0）和Hg2+浓度呈线性关系，I0和I分别是加入Hg2+之前和之后的光电流密度。
实施例2
将5mg氧化石墨烯分散在70mL去离子水中，超声1h得到透明的棕黄色悬浊液，将0.266g醋酸锌和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入3mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液的pH=9，将该溶液转移到100mL水热反应釜中，180℃反应7h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-ZnS量子点复合材料。
实施例3
将8mg氧化石墨烯分散在70mL去离子水中，超声1h得到透明的棕黄色悬浊液，将0.266g醋酸锌和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入5mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液的pH=10，将该溶液转移到100mL水热反应釜中，200℃反应8h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-ZnS量子点复合材料。
实施例4
将2mg氧化石墨烯分散在70mL去离子水中，超声1h得到透明的棕黄色悬浊液，将0.123g醋酸镉和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入1mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液的pH=8，将该溶液转移到100mL水热反应釜中，160℃反应6h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-CdS量子点复合材料。
实施例5
将5mg氧化石墨烯分散在70mL去离子水中，超声1h得到透明的棕黄色悬浊液，将0.123g醋酸镉和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入3mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液的pH=9，将该溶液转移到100mL水热反应釜中，180℃反应7h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-CdS量子点复合材料。
实施例6
将8mg氧化石墨烯分散在70mL去离子水中，超声1h得到透明的棕黄色悬浊液，将0.123g醋酸镉和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入5mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液的pH=10，将该溶液转移到100mL水热反应釜中，200℃反应8h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-CdS量子点复合材料。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (1)
1.一种石墨烯-硫化物量子点复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将2-8mg氧化石墨烯加入到70mL去离子水中超声分散得到棕黄色悬浊液；（2）将0.266g醋酸锌或0.123g醋酸镉和0.228g硫脲依次加入上述悬浊液中，再加入1-5mL聚丙烯酸，用氨水调节溶液pH=8-10；（3）将步骤（2）得到的溶液转移到水热反应釜中于160-200℃水热反应6-8h，冷却后，将水热反应釜底部的黑色沉淀分离，洗涤，烘干即制得石墨烯-硫化物量子点复合材料。
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