CN105214691A - 一种CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂及其制备方法。用三聚氰胺和37？%甲醛水溶液先合成三聚氰胺甲醛树脂单体，然后加入氧化石墨烯水溶液以制备抗堆叠氧化石墨烯；将乙酸镉和抗堆叠氧化石墨烯分散在二甲基亚砜溶液中，溶剂热反应合成CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂；在可见光光照下，该复合型光催化剂对选择性氧化一元芳香醇具有高催化转化效率和高的选择性；由于制备方法简单易行，催化剂可方便回收重复利用，该复合型光催化材料在材料制备技术领域和光催化选择性有机合成领域具有广泛地实用价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化剂及其制备方法，具体涉及一种CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂及其制备方法，属于光催化材料制备和光催化技术领域。
背景技术
自其上世纪70年代被报道以来，半导体光催化技术受到了各国政府和科学技术工作者们广泛的关注，并且在世界范围内得到了蓬勃的发展。目前，半导体光催化材料不仅在有机污染物的降解、光解水产氢、光催化杀菌等方面得到广泛的研究和应用，还在光催化选择性有机合成方面表现出潜在的应用前景。相比于传统有机合成中所使用的复杂步骤和苛刻条件而言，光催化技术具有成本低、能耗少、反应条件温和与操作简易等优点，为有机合成提供了一种新的方法和途径。
然而，传统的单一组分半导体光催化剂，例如，TiO2，CdS等，存在比表面积小、产生光生载流子的结合能高、光生电子-空穴复合严重、量子效率低等不足，严重制约其在能源和环境领域的大规模推广应用。目前，文献已经报道诸多提高半导体光催化效率的方法，比如贵金属沉积，过渡金属掺杂，半导体耦合与石墨烯复合等。在这些方法中，将半导体与石墨烯复合可以显著加速光生电子空穴对的分离，延长光生电子空穴对的寿命，提高复合光催化材料的光催化活性。
但是，我们通常制备的石墨烯半导体复合材料中，石墨烯都会存在严重的堆叠现象，这无疑会对石墨烯的光电学性质产生显著影响，进而影响整个石墨烯半导体复合型光催化剂的催化活性。如何抑制石墨烯的堆叠，充分发挥石墨烯的优异性能以制备高效的石墨烯半导体复合型光催化剂成为了研究的难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂及其制备方法，以解决石墨烯堆叠对石墨烯半导体复合材料光催化性能带来的影响，所制备的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂在可见光作用下能高效的选择性氧化一元芳香醇到相应醛，且易回收。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂，由CdS纳米颗粒和抗堆叠石墨烯组成，其中抗堆叠石墨烯的质量含量为5%~70%。
一种制备如上所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）抗堆叠氧化石墨烯的制备：
将三聚氰胺、37wt%甲醛和水混合搅拌，在70℃下回流10分钟，得到透明溶液；将氧化石墨烯水溶液加入该透明溶液中，在98℃下回流3h，然后离心、洗涤、干燥得到抗堆叠氧化石墨烯；
（2）复合型光催化剂的制备：
将Cd(Ac)2·2H2O和步骤（1）制得的抗堆叠氧化石墨烯超声分散在二甲基亚砜溶液中，经混合搅拌1h后，将溶液置于反应釜中180℃溶剂热反应12h，然后冷却、离心、洗涤、干燥得到CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂。
步骤（1）中，氧化石墨烯水溶液的浓度为10mg/mL。
步骤（2）中，搅拌均匀后的反应液放入反应釜中，体积填充为80%；
一种如上所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的应用：用于可见光选择性氧化一元芳香醇到相应醛的反应中；所述的一元芳香醇及相应醛具有以下结构：
。
所述的复合型光催化剂在波长>420nm的可见光下照射2h，光催化选择性氧化一元芳香醇的转化率为90%以上，得到对应醛的选择性达72%以上。
光催化选择性氧化一元芳香醇的具体步骤如下：
（1）将一定量的三氟甲苯（BTF）通氧气(40mL/min)1h；
（2）取一定量的BTF、CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂和一元芳香醇于瓶中，搅拌均匀，光照一定时间，然后离心，回收催化剂，溶液待进气相色谱分析；
（3）将光催化产物溶液进气相色谱分析，通过保留时间和峰面积定性定量。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明首次制备出CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂，并用于光催化选择性氧化一元芳香醇，具有高催化转化效率，对相应一种产物具有高选择性；
（2）该催化剂制备简单，以可见光为驱动能、氧气为氧化剂，用于一元芳香醇的选择性氧化，有利于环境和能源的可持续发展；
（3）CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的光催化活性和选择性高、循环性能好、生产工艺简单、可宏观制备、易回收。
附图说明
图1是抗堆叠氧化石墨烯的SEM图；
图2是CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的SEM图；
图3是CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的TEM图；
图4是不同比例CdS/石墨烯复合型光催化剂选择性氧化苯甲醇到苯甲醛活性；
图5是不同比例CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂选择性氧化苯甲醇到苯甲醛活性。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
将106mgCd(Ac)2·2H2O分散在40mL二甲基亚砜溶液中，经混合搅拌1h后，将溶液置于反应釜中180℃溶剂热反应12h，然后冷却、离心、洗涤、干燥得到CdS光催化剂；
将8mgCdS催化剂、预先通氧气的1.5mLBTF和0.1mmol一元芳香醇混合均匀，置于可见光(>420nm)下光照2h，苯甲醇的转化率为28%，对甲基苯甲醇的转化率为22%，对氯苯甲醇的转化率为30%，对氟苯甲醇的转化率为29%，相应醛的选择性为66%以上。
实施例2
将106mgCd(Ac)2·2H2O和3mg氧化石墨烯分散在40mL二甲基亚砜溶液中，经混合搅拌1h后，将溶液置于反应釜中180℃溶剂热反应12h，然后冷却、离心、洗涤、干燥得到CdS/5%石墨烯复合型光催化剂；
将8mgCdS/5%石墨烯复合型光催化剂、预先通氧气的1.5mLBTF和0.1mmol一元芳香醇混合均匀，置于可见光(>420nm)下光照2h，苯甲醇的转化率为33%，对甲基苯甲醇的转化率为27%，对氯苯甲醇的转化率为41%，对氟苯甲醇的转化率为30%，相应醛的选择性为70%以上。
实施例3
将250mg三聚氰胺、4.225mL37wt%甲醛和40mL水混合搅拌，在70℃回流10分钟，得到透明溶液，往溶液中加入10mL10mg/mLGO溶液，而后在98℃下回流3h，然后所得到的固体用水和乙醇分别离心洗涤3遍，将所得的固体在60℃烘干12h，得到抗堆叠氧化石墨烯；
将106mgCd(Ac)2·2H2O和3mg抗堆叠氧化石墨烯分散在40mL二甲基亚砜溶液中，经混合搅拌1h后，将溶液置于反应釜中180℃溶剂热反应12h，然后冷却、离心、洗涤、干燥得到CdS/5%抗堆叠石墨烯复合型光催化剂；
将8mgCdS/5%抗堆叠石墨烯复合型光催化剂、预先通氧气的1.5mLBTF和0.1mmol一元芳香醇混合均匀，置于可见光(>420nm)下光照2h，苯甲醇的转化率为91%，对甲基苯甲醇的转化率为98%，对氯苯甲醇的转化率为90%，对氟苯甲醇的转化率为94%，相应醛的选择性达72%以上。
表1是CdS、CdS-5%石墨烯、CdS/5%抗堆叠石墨烯复合型光催化剂光催化剂选择性氧化苯甲醇及其衍生物的活性
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂，其特征在于：由CdS纳米颗粒和抗堆叠石墨烯组成，其中抗堆叠石墨烯的质量含量为5%~70%。
2.一种制备如权利要求1所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）抗堆叠氧化石墨烯的制备：
将三聚氰胺、37wt%甲醛和水混合搅拌，在70℃下回流10分钟，得到透明溶液；将氧化石墨烯水溶液加入该透明溶液中，在98℃下回流3h，然后离心、洗涤、干燥得到抗堆叠氧化石墨烯；
（2）复合型光催化剂的制备：
将Cd(Ac)2·2H2O和步骤（1）制得的抗堆叠氧化石墨烯超声分散在二甲基亚砜溶液中，经混合搅拌1h后，将溶液置于反应釜中180℃溶剂热反应12h，然后冷却、离心、洗涤、干燥得到CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂。
3.根据权利要求2所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，氧化石墨烯水溶液的浓度为10mg/mL。
4.根据权利要求2所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，搅拌均匀后的反应液放入反应釜中，体积填充为80%。
5.一种如权利要求1所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的应用，其特征在于：用于可见光选择性氧化一元芳香醇到相应醛的反应中。
6.根据权利要求5所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的应用，其特征在于：所述的一元芳香醇及相应醛具有以下结构：
。
7.根据权利要求5所述的CdS/抗堆叠石墨烯复合型光催化剂的应用，其特征在于：复合型光催化剂在波长>420nm的可见光下照射2h，催化选择性氧化一元芳香醇的转化率为90%以上，得到对应醛的选择性为72%以上。
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| CN (1) | CN105214691A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110075901A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-08-02 | 东南大学 | 多孔硫掺石墨相氮化碳-还原氧化石墨烯纳米片的制备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101559919A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-10-21 | 上海大学 | 以氧化石墨为原料一步法直接制备石墨烯/硫化镉量子点纳米复合材料的方法 |
| CN102649548A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-08-29 | 上海大学 | 微波加热一步法直接制备石墨烯/硫化镉纳米复合材料的方法 |
| CN103316694A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-09-25 | 吉林大学 | 一种Zn0.8Cd0.2S和石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN103357424A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-10-23 | 福州大学 | 一种用于甲苯及其衍生物选择性氧化的光催化剂 |
| CN103599772A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-26 | 福州大学 | 一种钛酸盐纳米管复合型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103721724A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-16 | 聊城大学 | 一种硫化镉/石墨烯复合材料的制备方法 |
| US20140213427A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-07-31 | Sunpower Technologies Llc | Photocatalyst for the Reduction of Carbon Dioxide |
-
2015
- 2015-10-29 CN CN201510722778.8A patent/CN105214691A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101559919A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-10-21 | 上海大学 | 以氧化石墨为原料一步法直接制备石墨烯/硫化镉量子点纳米复合材料的方法 |
| CN102649548A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-08-29 | 上海大学 | 微波加热一步法直接制备石墨烯/硫化镉纳米复合材料的方法 |
| US20140213427A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-07-31 | Sunpower Technologies Llc | Photocatalyst for the Reduction of Carbon Dioxide |
| CN103316694A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-09-25 | 吉林大学 | 一种Zn0.8Cd0.2S和石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN103357424A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-10-23 | 福州大学 | 一种用于甲苯及其衍生物选择性氧化的光催化剂 |
| CN103599772A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-26 | 福州大学 | 一种钛酸盐纳米管复合型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103721724A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-16 | 聊城大学 | 一种硫化镉/石墨烯复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| AONENG CAO等: "A facile one-step method to produce graphene-CdS quantum dot nanocomposites as promising optoelectronic materials", 《ADVANCED MATERIALS》 * |
| JI HOON LEE ET AL.: "Restacking-inhibited 3D reduced graphene oxide for high performance supercapacitor electrodes", 《ACS NANO》 * |
| 张楠等: "光催化选择性氧化还原体系在有机合成中的研究进展", 《中国科学:化学》 * |
| 陈中华等: "氧化石墨烯/密胺树脂复合材料的制备及其热性能研究", 《功能材料》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110075901A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-08-02 | 东南大学 | 多孔硫掺石墨相氮化碳-还原氧化石墨烯纳米片的制备 |
| CN110075901B (zh) * | 2019-05-14 | 2021-10-19 | 东南大学 | 多孔硫掺石墨相氮化碳-还原氧化石墨烯纳米片的制备 |
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