CN107715898A - 一种氧化石墨烯/红磷复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氧化石墨烯/红磷复合材料及其制备方法与应用。所述的氧化石墨烯/红磷复合材料，利用纳米氧化石墨烯对红磷进行改进，将纳米氧化石墨烯负载在红磷上。所述氧化石墨烯/红磷复合材料具有优异的光催化性能，可用作光催化剂，在可见光下能够对甲基橙溶液进行有效脱色，其脱色能力相比于单纯的红磷光催化剂有显著提高。进一步地，本发明还为制备所述氧化石墨烯/红磷复合材料提供一种简单可行的途径，所述制备方法操作简单，重复性强，可产业化生产制备。
Description
技术领域
本发明涉及光催化领域，更具体地，涉及一种氧化石墨烯/红磷复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，世界各国都面临着能源短缺和环境污染的严峻挑战，寻求一种新的洁净能源和有效治理环境的技术已经刻不容缓。半导体光催化技术为我们提供了一种直接转化太阳能和高效治理环境污染的重要方法。在太阳光的驱动下，半导体光催化剂可以高效直接降解有机污染物，无需外加能量就可达到净化环境的母的。这种技术目前看来是一种可以从根本上解决能源危机和环境污染的理想方法，具有很大的应用发展前景和研究价值。
除了传统的金属氧化物半导体，科研工作者们也在不断开发寻求一些新型的可见光光催化材料，并取得了良好的光催化效果，例如Ag3PO4，BiVO4，GaP，以及Si，S，P等纯单质元素。其中，红磷作为一种新型的单元素半导体材料，禁带宽度为1.8eV，在常温常压下具有很好的稳定性，无毒无异味，其合适的禁带宽度也决定了红磷在可见光区有广阔的响应和全分解水产生H2和O2的能力。 但由于红磷的结晶程度较低，表面存在大量的氧化残键，这些氧化残键会促进表面光生电子-空穴对的复合，极大影响红磷的光催化性能。因此需要对红磷进行进一步的改性，提高电子迁移率，抑制电子-空穴对的复合，以提高红磷的光催化性能。
发明内容
本发明为克服现有技术所述的缺陷，利用氧化石墨烯对红磷进行改性，提供一种氧化石墨烯/红磷复合材料，所述氧化石墨烯/红磷复合材料的光催化性能优异，能够在可见光下对有机污染物进行降解。
本发明的另一目的是提供一种氧化石墨烯/红磷复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种氧化石墨烯/红磷复合材料，包括氧化石墨烯、红磷，所述氧化石墨烯为纳米氧化石墨烯，所述纳米氧化石墨烯负载在红磷上。
本发明所述氧化石墨烯/红磷复合材料，为了更好地将氧化石墨烯负载在红磷上，氧化石墨烯选用纳米级的，优选地，所述纳米氧化石墨烯的尺寸为100~800nm，其中厚度为10~100nm。所述红磷的尺寸可以为微米级或纳米级的。一般地，所述红磷的尺寸要大于纳米氧化石墨烯的尺寸，优选地，所述红磷的尺寸10~500μm。
优选地，所述纳米氧化石墨烯的重量含量为所述红磷的重量含量的0.1%~15%，更优选为0.5%~5%，进一步优选为0.5%~1.5%。
本发明所述氧化石墨烯/红磷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将红磷粉末和氧化石墨烯分散到溶剂中，得到悬浮液，在避光条件下对所述悬浮液进行超声处理；超声处理的条件为：超声功率为250~400W，时间为8~15小时。
S2. 之后对所述悬浮液进行固液分离，所得固体即为氧化石墨烯/红磷复合材料。
本发明所述制备方法以粉末状的红磷和氧化石墨烯为主要原料，通过超声分散法将纳米尺寸的氧化石墨烯负载在红磷表面，制备得到氧化石墨烯/红磷复合光催化剂，其为制备上述氧化石墨烯/红磷复合材料提供一种简单可行的途径，所需原料简单易得，都可通过普通试剂公司购得。且所述制备方法采用超声法进行处理，其操作简单，重复性强，参数可精确控制，可产业化生产制备。
本发明所采用的超声处理方式与一般的短时间超声处理方式不相同，短时间超声处理只是对红磷和石墨烯起到了一个分散处理的效果，将它们机械混合在一起，此时超声波的作用类似于搅拌。而本发明所采用的超声处理，在满足一定的超声强度的前提下，超声时间达到一定长度后，超声波会对化学键起到一定的破坏作用，氧化石墨烯的层间距增大，红磷可以更好地进入其层间分散，达到更好的分散和结合的效果。
另外，整个超声处理的过程中在避光条件下进行，这样能够保证氧化石墨烯不会发生反应或还原。
步骤S1中，所述的溶剂可以是有机溶剂或水，有机溶剂优选为乙醇。
进一步地，步骤S1中，超声的时间为8~10小时。
进一步地，步骤S1中，超声功率为300W。
进一步地，步骤S2中，采用离心的方式对所述悬浮液进行固液分离。再进一步地，离心处理的参数为：500~1000r/min。
进一步地，步骤S2中，在对所述悬浮液进行固液分离之后，还对所得固体进行水洗，烘干。再进一步地， 使用去离子水或乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5~8小时。
优选地，步骤S1中，所述分散的步骤为先制备氧化石墨烯的乙醇分散液，再将红磷粉末加入到氧化石墨烯的乙醇分散液中。
所述氧化石墨烯的乙醇分散液的制备方法可以参考现有技术。
优选地，所述超声处理在≤25℃的条件下进行。进一步地，可以在恒温的条件下进行。高温会导致无水乙醇挥发，红磷和氧化石墨烯的相对浓度增大会影响其分散效果。另外，高温还会容易造成红磷发生反应。
优选地，所述悬浮液中所述红磷的浓度为所述氧化石墨烯的浓度为10~400倍。
更优选地，所述悬浮液中氧化石墨烯的浓度为0.5~10 g/L，红磷的浓度为100~200g/L。
本发明的再一个目的是提供所述氧化石墨烯/红磷复合材料的应用。
本发明所述氧化石墨烯/红磷复合材料具有优异的光催化性能，因而所述氧化石墨烯/红磷复合材料可应用在光催化方面。
对此，即本发明还提供一种包含所述氧化石墨烯/红磷复合材料的光催化剂。
再者，所述氧化石墨烯/红磷复合材料还可应用在降解有机污染物方面。例如，所述氧化石墨烯/红磷复合材料能够对甲基橙进行降解，对含有甲基橙溶液具有较强的脱色降解的能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的氧化石墨烯/红磷复合材料，利用纳米氧化石墨烯对红磷进行改进，将纳米氧化石墨烯负载在红磷上。所述氧化石墨烯/红磷复合材料具有优异的光催化性能，可用作光催化剂，在可见光下能够对甲基橙溶液进行有效脱色，其脱色能力相比于单纯的红磷光催化剂有显著提高。进一步地，本发明还为制备所述氧化石墨烯/红磷复合材料提供一种简单可行的途径，所述制备方法操作简单，重复性强，可产业化生产制备。
附图说明
图1为单纯红磷和实施例所制备得到的氧化石墨烯/红磷复合材料的SEM图。
图2为对比例2制备得到的纳米氧化石墨烯/红磷复合光催化剂的SEM图
图3为单纯红磷和实施例所制备得到的氧化石墨烯/红磷复合光催化剂的XRD图。
图4为实施例制备得到的氧化石墨烯/红磷复合材料对甲基橙模拟的工业废水进行降解的降解效果图。
图5为对比例制备得到的氧化石墨烯/红磷复合材料对甲基橙模拟的工业废水进行降解的降解效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
通过以下具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。
以下实施例所采用的原料和试剂均为市售得到。其中，纳米氧化石墨烯的尺寸为100~800 nm，其中厚度为10~100nm；红磷为颗粒状结构，尺寸为10~500μm。
实施例1
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将10g红磷加入到100ml的浓度为0.1g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于恒温超声波水浴中超声10小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到0.1%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-0.1%。
实施例2
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将10g红磷加入到100ml的浓度为0.5g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于超声波水浴中超声8小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到0.5%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-0.5%。
实施例3
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将10g红磷加入到100ml的浓度为1 g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于超声波水浴中超声8小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到1%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-1%。
实施例4
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将10g红磷加入到100ml的浓度为1.5g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于恒温超声波水浴中超声10小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到1.5%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-1.5%。
实施例5
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将20g红磷加入到100ml的浓度为4 g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于恒温超声波水浴中超声10小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到2%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-2%。
实施例6
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将20g红磷加入到100ml的浓度为6 g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于恒温超声波水浴中超声10小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到3%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-3%。
实施例7
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将20g红磷加入到100ml的浓度为10g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于恒温超声波水浴中超声10小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到5%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-5%。
实施例8
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将10g红磷加入到100ml的浓度为15g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于恒温超声波水浴中超声10小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到15%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料，记作rP/GO-15%。
实施例9
本实施例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于采用纳米级尺寸的红磷。
实施例10
本实施例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声处理的时间：超声15小时。
实施例11
本实施例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声功率为250W。
实施例12
本实施例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声功率为400W。
对比例1
本对比例采用不添加纳米氧化石墨烯的红磷，其它参数与实施例4相同。
对比例2
本对比例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声处理的时间：超声4小时。
对比例3
本对比例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声功率为150W。
对比例4
纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的制备
首先将10g红磷加入到100ml的浓度为20g/L的纳米氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌均匀后将上述分散液在避光条件下置于恒温超声波水浴中超声10小时（超声功率为300W），超声处理期间维持温度小于25度。
随后对超声处理后的溶液以500r/min的速率进行离心，过滤得到暗红色固体，对得到的暗红色固体用乙醇洗涤三次，在鼓风干燥箱中60℃烘干5小时，自然冷却至室温即可得到20%掺杂氧化石墨烯/红磷复合材料。
对比例5
本对比例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声处理期间不维持温度小于25度。
对比例6
本对比例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声处理期间不避光。
对比例7
本对比例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声处理的条件为：超声功率为150W，时间为20小时。
对比例8
本对比例制备纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的方法步骤及参数与实施例4基本相同，不同点在于超声功率为600W。
表征
下面通过SEM、XRD等手段对实施例制备得到样品的结构进行表征。
SEM图
图1（a）为单纯红磷粉末的SEM图。图1（b）为实施例4制备得到的纳米氧化石墨烯/红磷复合光催化剂的SEM图。从它们可以看出通过，超声分散的确将氧化石墨烯负载在红磷颗粒的表面，也说明了超声处理的时间达到一定长度后，超声波会对氧化石墨烯的化学键起到一定的破坏作用，氧化石墨烯的层间距增大，红磷的表面可以更好地进入其层间分散，从而达到更好的分散和结合效果。图2为对比例2制备得到的纳米氧化石墨烯/红磷复合光催化剂的SEM图，从图中可以看出，由于超声处理的时间不够，红磷的表面不能更好地与氧化石墨烯的层间结合，只有部分氧化石墨烯附着在红磷的表面而已。
XRD测试
从图3可以看出，进行氧化石墨烯掺杂之后，红磷的特征衍射峰及其位置并未发生改变，可见通过超声分散法对红磷进行氧化石墨烯掺杂并不会改变红磷的晶型结构。
性能测试
通过对甲基橙进行脱色降解测试以检验实施例及对比例制备得到的纳米氧化石墨烯/红磷复合材料的光催化活性，具体如下：
向反应器中加入150ml浓度为10mg/L的甲基橙溶液，取50mg制得的纳米氧化石墨烯/红磷复合材料投入其中，暗反应30min后达到吸附平衡，然后在300W氙灯下照射，每10min取一次样，用紫外-可见分光光度计测量溶液的吸光度并计算其脱色降解率。降解结果见图4和图5。
由图4可以看出，对红磷进行氧化石墨烯掺杂可以显著提高红磷的光催化活性，掺杂量为1.5%时光催化活性达到最大。实施例9中使用纳米尺寸的红磷时，虽然光催化活性相较微米级别的红磷颗粒略有提高，但是几乎没有明显差别。综合原料成本和最后的光催化性能提升，微米级的红磷仍是最优选择。
由图4可以看出，实施例10中延长超声时间并未对红磷的光催化活性有进一步的提升，考虑到节约实验成本与能源消耗，无需对红磷进行更长时间的超声处理。从图5可以看出，对比例1中未添加氧化石墨烯做助催化剂，红磷的光催化活性相较图4中的单纯红磷并没有明显的改变；对比例2中超声处理时间太短，对比例5中超声过程中温度过高，红磷的光催化活性均未得到明显提升；对比例6中在整个制备过程中不做避光处理，氧化石墨烯在光照下被还原，制得的光催化剂活性明显低于实施例4中在黑暗条件下制备的光催化剂。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氧化石墨烯/红磷复合材料，其特征在于，包括氧化石墨烯、红磷，所述氧化石墨烯为纳米氧化石墨烯，所述纳米氧化石墨烯负载在红磷上。
2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/红磷复合材料，其特征在于，所述红磷的尺寸为微米级或纳米级。
3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/红磷复合材料，其特征在于，所述纳米氧化石墨烯的重量含量为所述红磷的重量含量的0.1%~15%。
4.权利要求1~3任一项所述氧化石墨烯/红磷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将红磷粉末和氧化石墨烯分散到溶剂中，得到悬浮液，在避光条件下对所述悬浮液进行超声处理；超声处理的条件为：超声功率为250~400W，时间为8~15小时；
S2. 之后对所述悬浮液进行固液分离，所得固体即为氧化石墨烯/红磷复合材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述分散的步骤为先制备氧化石墨烯的乙醇分散液，再将红磷粉末加入到氧化石墨烯的乙醇分散液中。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述超声处理在温度≤25℃的条件下进行。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述悬浮液中所述红磷的浓度为所述氧化石墨烯的浓度为10~400倍。
8.一种光催化剂，其特征在于，包含权利要求1~3任一项所述的氧化石墨烯/红磷复合材料。
9.权利要求1~3任一项所述氧化石墨烯/红磷复合材料在光催化方面的应用。
10.权利要求1~3任一项所述氧化石墨烯/红磷复合材料在降解有机污染物方面的应用。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108767209A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种磷/多孔碳/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN109599533A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-04-09 | 台州学院 | 一种锂离子电池电极的制备方法 |
| CN110649247A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-03 | 山东理工大学 | 一种红磷复合石墨烯包覆棉碳纤维材料的制备方法 |
| CN115888771A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-04-04 | 厦门伟然新碳科技有限公司 | 一种可光催化voc气体的红磷/石墨烯气凝胶的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103738952A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-23 | 湖南大学 | 一种还原氧化石墨烯的方法 |
| CN104140097A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-12 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种磷掺杂石墨烯及其制备方法 |
| CN104810165A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-07-29 | 华东理工大学 | 一种制备磷化镍/石墨烯复合薄膜材料的方法 |
| CN105642321A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-08 | 青岛科技大学 | 一种纳米红磷/石墨烯复合光催化剂及其制备方法 |
| CN106890657A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-27 | 华南理工大学 | 一种氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂及制备与应用 |
-
2017
- 2017-10-11 CN CN201710942147.6A patent/CN107715898A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103738952A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-23 | 湖南大学 | 一种还原氧化石墨烯的方法 |
| CN104140097A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-12 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种磷掺杂石墨烯及其制备方法 |
| CN104810165A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-07-29 | 华东理工大学 | 一种制备磷化镍/石墨烯复合薄膜材料的方法 |
| CN105642321A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-08 | 青岛科技大学 | 一种纳米红磷/石墨烯复合光催化剂及其制备方法 |
| CN106890657A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-27 | 华南理工大学 | 一种氧化石墨烯/磷酸银复合光催化剂及制备与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 何光裕等: "ZnO/氧化石墨烯复合材料的制备及其可见光催化性能", 《高校化学工程学报》 * |
| 邓玲娟等: "二氧化钛石墨烯复合物的制备及其光催化性质", 《应用化学》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108767209A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种磷/多孔碳/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN109599533A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-04-09 | 台州学院 | 一种锂离子电池电极的制备方法 |
| CN110649247A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-03 | 山东理工大学 | 一种红磷复合石墨烯包覆棉碳纤维材料的制备方法 |
| CN115888771A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-04-04 | 厦门伟然新碳科技有限公司 | 一种可光催化voc气体的红磷/石墨烯气凝胶的制备方法 |
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