CN109876815A - 石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光催化材料领域，具体涉及一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂及其制备方法。本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，由如下组分及其重量百分数组成：石墨烯0.05‑15％，ZnFe2O485‑99.95％。本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂克服了单纯ZnFe2O4光生载流子分离效率低的问题，抑制了纳米ZnFe2O4颗粒的团聚，具有优异的光催化活性和吸附性能，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料领域，具体涉及一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂及其制备方法。
背景技术
当今工业生产中排放的废液给人类生存环境带来日益严重的侵害，这些废液往往以各种各样的有机物为主，成分复杂，直接净化处理难度极高。光催化技术具有能够将有机污染物彻底分解为小分子无机物，且分解的能量可来自于太阳光、无二次污染，且操作简单、成本低，被认为是工业废水处理中最有前途的技术之一。因此，为了能够更好的利用太阳能，制备出高效、稳定、可快速回收利用的可见光催化剂对解决目前的环境问题具有深远意义。
铁酸锌是一种重要的窄带隙的半导体(带隙约1.9eV)，具有较好的可见光吸收性能和化学稳定性，且具有铁磁性、易于回收利用。但单纯的纳米铁酸锌颗粒中光生电子和空穴不能有效分离，在制备过程中容易发生团聚，因而降低了其比表面积，使其吸附性能下降，限制了其光催化活性。自石墨烯发现之后，因其具有高的电子迁移率、巨大的理论比表面积和高透光度等优点引起了极大关注。
CN102125853B公开了一种可见光响应的纳米铁酸锌-石墨烯复合光催化剂及其制备方法。此催化剂是通过水热合成的方法制备，在污水处理方面具有较好的应用前景和经济效益。但是，该专利制备的石墨烯难以实现二维超薄石墨烯纳米片与纳米ZnFe2O4颗粒紧密接触，因此光催化效率低；此外该专利制备出的ZnFe2O4呈无规则颗粒状，吸附效率较低，且易团聚，因此这也限制了催化剂的催化效率。
综上所述，吸附性能和光催化活性较差，催化效率较低是目前光催化剂制备领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂及制备方法，所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂克服了单纯ZnFe2O4(ZnFe2O4)光生载流子分离效率低的问题，抑制了纳米ZnFe2O4颗粒的团聚，具有优异的光催化活性和吸附性能，具有良好的应用情景。
本发明的技术方案如下：
一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，由如下组分及其重量百分数组成：
石墨烯0.05-15％，ZnFe2O485-99.95％。
所述ZnFe2O4为正八面体ZnFe2O4,所述ZnFe2O4的粒径为10-50nm，所述石墨烯为片状石墨烯，所述片状石墨烯表面原位生长正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，包含以下步骤：
S1、将石墨烯溶于乙醇溶剂中，得到质量浓度为1-3mg/mL石墨烯分散液；
S2、将步骤S1制得的石墨烯分散液加入到乙醇溶剂中，使其体积为石墨烯分散液的5-20倍，超声10-60min，然后在磁力搅拌器上不断搅拌，直到形成分散均匀的悬浊液；
S3、分别取锌源化合物和铁源化合物溶解于步骤S2获得的悬浊液中，超声、搅拌，形成均匀分散的混合液；
S4、一边搅拌步骤S3所得的混合液，同时一边往步骤S3的混合液中逐滴加入一定浓度的氨水，调节混合液的pH后，进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S5、将步骤S4所得热处理混合液离心、洗涤、干燥，即得。
所述步骤S1中石墨烯为石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米片的直径为0.5-5μm，厚度为0.4-1.5nm，单层率为50-90％。
所述步骤S3中锌源化合物为氯化锌、六水合硝酸锌、硫酸锌中的至少一种；所述锌源化合物以锌计的物质的量浓度为0.01-1.50mol/L。
所述步骤S3中铁源化合物为水合硫酸铁、九水合硝酸铁、氯化铁中的至少一种。
所述步骤S3中锌源化合物以锌计和铁源化合物以铁计的摩尔比为1:1-1:3。
所述步骤S4中氨水浓度为0.1-6.0mol/L；调节混合液的pH为10-14；溶剂热反应参数为反应温度100-200℃，保温时间0.5-48h。
本发明的另一目的在于提供所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，制备出的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，可在光催化降解有机染料、光催化还原二氧化碳、可见光光解水制氢及光催化选择性氧化碳氢化合物反应中实现应用。
本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，采用二维超薄石墨烯片作为纳米铁酸锌颗粒支撑体，表面存在的羟基、羧基或者环氧基官能团，易与原位生长的ZnFe2O4形成紧固的界面接触，使得ZnFe2O4导带的电子迁移至石墨烯，并被石墨烯吸附氧俘获，促进光生电子-空穴的有效分离，提高ZnFe2O4光催化活性。
本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，结合纳米ZnFe2O4与二维超薄石墨烯各自的优点，可有利于磁性纳米颗粒的分散和光生载流子的分离，进而有效提升光催化剂的吸附性能和光催化活性。
本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，利用商业化的超薄石墨烯纳米片作为支撑体，并调节混合液的pH值，通过溶剂热法在石墨烯表面原位生长出结晶度高、粒径均一的正八面体ZnFe2O4纳米颗粒，实现石墨烯纳米片与纳米ZnFe2O4紧密接触，两者间光生载流子传递阻抗小，分离效率高。实验证明，尽管单一组分的正八面体ZnFe2O4纳米颗粒对亚甲基蓝有机染料具有超强的吸附能力，但是二维超薄石墨烯负载正八面体ZnFe2O4复合光催化剂可见光催化降解亚甲基蓝这类污染物的效果明显优于单纯ZnFe2O4纳米颗粒。
本发明与现有技术相比，技术优势如下：
(1)本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂原料便宜，工艺简单，无表面活性剂，无有毒有害的有机中间产物，目标产物形貌可控；
(2)本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂实现二维超薄石墨烯纳米片与纳米ZnFe2O4紧密接触，使光生电子和空穴能够有效分离，从而提高其可见光催化活性；
(3)本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂在石墨烯纳米片表面原位生长出结晶度高、粒径均一的正八面体ZnFe2O4纳米颗粒，同时正八面体ZnFe2O4是一种三维的大比表面积的铁酸锌，提供了比较大比表面积和更多的活性中心，提高复合催化剂的吸附性能；
(4)本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，在光催化降解有机染料、光催化还原二氧化碳、可见光光解水制氢及光催化选择性氧化碳氢化合物多种反应中具有优异的催化性能。
附图说明
图1为石墨烯分散液中超薄石墨烯纳米片的SEM图。
图2为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的SEM图。
图3为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的XRD图。
图4为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的拉曼图谱。
图5为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的常温磁滞回线。
图6为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂在外磁场作用下快速回收的实验图。
图7为对比例1所制得的正八面体ZnFe2O4的SEM图。
图8为实施例1制备的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂、单一正八面体ZnFe2O4光催化剂对亚甲基蓝溶液吸附-降解情况对比图。
图9为本发明石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂制备方法的示意图。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
实施例1、一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，由如下组分及其重量百分数组成：
石墨烯6.0％，ZnFe2O494％。
所述ZnFe2O4为正八面体ZnFe2O4,所述ZnFe2O4的粒径为30nm，所述石墨烯为片状石墨烯，所述片状石墨烯表面原位生长正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，包含以下步骤：
S1、将石墨烯纳米片溶于体积为72.3mL的乙醇溶剂中，得到质量浓度为1mg/mL的石墨烯分散液；
S2、将步骤S1制得的石墨烯分散液加入到体积为227.7mL的乙醇溶剂中，超声10min，然后在磁力搅拌器上搅拌30分钟，形成分散均匀的黑色悬浊液；
S3、分别取4.46g六水合硝酸锌和12.12g九水合硝酸铁溶解于步骤S2获得的悬浮液中，超声10分钟并搅拌40分钟，形成均匀分散的混合液；
S4、在搅拌步骤S3得到的混合液的同时往其中逐滴加入摩尔浓度为4mol/L的氨水调节pH值至13，在180℃反应20小时，进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S5、将步骤S4所得热处理混合液冷却后，产物经过离心和洗涤，在65℃烘箱将产品烘干，即得。
所述步骤S1中石墨烯纳米片的直径为3μm，厚度为1.2nm，单层率为70％。
实施例2、一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，由如下组分及其重量百分数组成：石墨烯0.05％，ZnFe2O499.95％。
所述ZnFe2O4为正八面体ZnFe2O4,所述ZnFe2O4的粒径为10nm，所述石墨烯为片状石墨烯，所述片状石墨烯表面原位生长正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，包含以下步骤：
S1、将石墨烯纳米片溶于体积为72mL乙醇溶剂中，得到的质量浓度为2mg/mL的石墨烯分散液；
S2、将步骤S1制得的石墨烯分散液加入到体积为144mL的乙醇溶剂中，超声10min，然后在磁力搅拌器上搅拌30min，形成分散均匀的悬浊液；
S3、分别取4.46g锌源化合物和4.46g铁源化合物溶解于步骤S2获得的悬浮液中，超声15min并搅拌40min，形成均匀分散的混合液；
S4、在搅拌步骤S3得到的混合液的同时往其中逐滴加入摩尔浓度为0.1mol/L的氨水，调节混合液的pH＝10，反应温度100℃，保温时间0.5h进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S5、将步骤S4所得热处理混合液经冷却后，离心、洗涤、干燥，即得。
所述步骤S1中石墨烯纳米片的直径为0.5μm，厚度为0.4nm，单层率为50％。
所述步骤S3中锌源化合物由氯化锌、六水合硝酸锌按照质量比2：3组成。
所述步骤S3中铁源化合物为水合硫酸铁、九水合硝酸铁按照质量比4：1组成。
实施例3、一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，由如下组分及其重量百分数组成：石墨烯15％，ZnFe2O485％。
所述ZnFe2O4为正八面体ZnFe2O4,所述ZnFe2O4的粒径为50nm，所述石墨烯为片状石墨烯，所述片状石墨烯表面原位生长正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，包含以下步骤：
S1、将石墨烯纳米片溶于体积为80mL的乙醇溶剂中，得到质量浓度为2mg/mL的石墨烯分散液；
S2、将步骤S1制得的石墨烯分散液加入到体积为630mL的乙醇溶剂中，超声60min，然后在磁力搅拌器上搅拌60min，形成分散均匀的悬浊液；
S3、分别取4.46g锌源化合物和13.38g铁源化合物溶解于步骤S2获得的悬浮液中，超声20min并搅拌50min，形成均匀分散的混合液；
S4、在搅拌步骤S3得到的混合液的同时往其中逐滴加入摩尔浓度为6.0mol/L的氨水，调节混合液的pH＝14，反应温度200℃，保温时间48h进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S5、将步骤S4所得热处理混合液经离心、洗涤、干燥，即得。
所述步骤S1中石墨烯纳米片的直径为0.5-5μm，厚度为0.4-1.5nm，单层率为50-90％。
所述步骤S3中锌源化合物由氯化锌、六水合硝酸锌和硫酸锌按质量比4：3：1组成。
所述步骤S3中铁源化合物为水合硫酸铁、九水合硝酸铁和氯化铁按质量比6：3：1组成。
实施例4、一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，由如下组分及其重量百分数组成：石墨烯2％，ZnFe2O498％。
所述ZnFe2O4为正八面体ZnFe2O4,所述ZnFe2O4的粒径为25nm，所述石墨烯为片状石墨烯，所述片状石墨烯表面原位生长正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，包含以下步骤：
S1、将石墨烯纳米片溶于体积为77mL的乙醇溶剂中，得到质量浓度为2mg/mL的石墨烯分散液；
S2、将步骤S1制得的石墨烯分散液加入到体积为140mL的乙醇溶剂中，超声40min，然后在磁力搅拌器上搅拌20min，形成分散均匀的悬浊液；
S3、分别取4.46g锌源化合物和9.37g铁源化合物溶解于步骤S2获得的悬浮液中，超声10min并搅拌30min，形成均匀分散的混合液；
S4、在搅拌步骤S3得到的混合液的同时往其中逐滴加入摩尔浓度为3.0mol/L的氨水，调节混合液的pH＝12，反应温度170℃，保温时间32h进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S5、将步骤S4所得热处理混合液经离心、洗涤、干燥，即得。
所述步骤S1中石墨烯纳米片的直径为3μm，厚度为0.9nm，单层率为80％。
所述步骤S3中锌源化合物由氯化锌、六水合硝酸锌和硫酸锌按质量比2：3：1组成。
所述步骤S3中铁源化合物为水合硫酸铁、九水合硝酸铁和氯化铁按质量比5：3：1组成。
对比例1、一种ZnFe2O4光催化剂
所述ZnFe2O4光催化剂的制备方法，步骤如下：
S1、分别取4.46g六水合硝酸锌和12.12g九水合硝酸铁溶解于300mL乙醇溶剂中，超声10分钟并搅拌40分钟，形成混合液；
S2、在搅拌步骤S1得到的混合液的同时往其中逐滴加入摩尔浓度为4mol/L的氨水调节pH值至13，转入100mL的聚四氟乙烯反应釜中，在180℃反应20小时，进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S3、将步骤S2所得热处理混合液冷却后，产物经过离心和洗涤，在65℃烘箱将产品烘干，即得。
对比例1与实施例1基本相同，不同在于对比例1为ZnFe2O4单组分光催化剂。
对比例2、一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，由如下组分及其重量百分数组成：
石墨烯6％，ZnFe2O494％。
所述ZnFe2O4为正八面体ZnFe2O4，所述ZnFe2O4的粒径为30nm，所述石墨烯为片状石墨烯，所述片状石墨烯表面原位生长正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
所述石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，包含以下步骤：
S1、将石墨烯片溶于体积为72.3mL的乙醇溶剂中，得到质量浓度为1mg/mL的石墨烯分散液；
S2、将步骤S1制得的石墨烯分散液加入到体积为227.7mL的乙醇溶剂中，超声10min，然后在磁力搅拌器上搅拌30分钟，形成分散均匀的黑色悬浊液；
S3、分别取4.46g六水合硝酸锌和12.12g九水合硝酸铁溶解于步骤S2获得的悬浮液中，超声10分钟并搅拌40分钟，形成均匀分散的混合液；
S4、在搅拌步骤S3得到的混合液的同时往其中逐滴加入摩尔浓度为4mol/L的氨水调节pH值至13，180℃反应20小时，进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S5、将步骤S4所得热处理混合液冷却后，产物经过离心和洗涤，在65℃烘箱将产品烘干，即得。
对比例2与实施例1基本相同，不同在于，对比例2中采用普通石墨烯片。
对比例3、一种纳米铁酸锌/石墨烯复合光催化剂
所述纳米铁酸锌/石墨烯复合光催化剂为中国专利CN102125853B实施例1制备的纳米铁酸锌/石墨烯复合光催化剂。
试验例一、光催化性能测试
1、试验材料：实施例1-4制备的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂和对比例1-3制备的ZnFe2O4与石墨烯/ZnFe2O4复合光催化剂。
2、试验方法：将常见的亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙和甲基紫四种染料污水作为催化反应的目标污染物，进行光催化降解试验，用于表征实施例1-4制备的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂和对比例1-3制备的ZnFe2O4光催化剂进行性能测试，所用染料溶液初始浓度均为10mg/L，试验样品的添加量为0.4g/L，使用300W的氙灯，外加400nm的滤波片作为可见光的照射条件。在光催化降解前，取100mL的染料溶液，将试验样品分别加入染料溶液中，在暗室下搅拌30min来达到吸附-解吸平衡，然后再进行光催化降解试验，光催化反应4.0h后，进行离心分离，分离出溶液中残留的催化剂。然后使用紫外-可见分光光度计测量上清液的吸光度。通过测得溶液吸光度的变化用于分析溶液中染料的浓度变化，进而表征催化剂在可见光下的催化活性。
3、试验结果：测试结果见表1。
表1光催化性能测试结果
由表1可知，实施例1-4制备的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、甲基紫的降解效率均大于87％，具有良好的光催化作用，其中实施例1制备的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的催化效率最高，相比而言，对比例1-3制备的光催化剂效率均低于80.3％，催化效率降低，结果表明，本发明提供的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂通过引入二维超薄石墨烯纳米片可使ZnFe2O4对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、甲基紫等有机染料的可见光催化降解效果明显提升，具有优异的光催化性能。
试验例二、实验数据说明
图1为实施例1采用的超薄石墨烯纳米片的SEM图，石墨烯表面存在褶皱为纳米颗粒原位生长提供了良好的支撑表面。
图2为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的SEM图，从图中可以看出尺寸为10-50nm的正八面体形状颗粒分布在纳米片表面，两者之间存在紧密的接触，
图3为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的XRD表征图，从图中可以看出铁酸锌物相为正八面体形状颗粒。
图4为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的Raman光谱表征图，本表明该复合催化剂的突出特征在于石墨烯纳米片表面原位生长出结晶度高、粒径均一的正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
图5为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的的磁滞回线，从图中可以看出石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的饱和磁化强度为32.6emu/g。
图6为实施例1所制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂在外磁铁的作用下，在45秒时间内从液相中分离出来的过程，说明了本发明制得的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂具有可快速回收利用的优点。
试验例三、催化剂对亚甲基蓝溶液降解性能测试
1、试验材料：实施例1制备的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂和对比例1制备的ZnFe2O4光催化剂。
2、试验方法：将实施例1得到的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂和对比例1制得的单一组分ZnFe2O4光催化剂用于液相降解亚甲基蓝溶液，分别取60mg样品分散至60mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝水溶液(不调节pH)中得到悬浊液，另外配置10mg/L的亚甲基蓝水溶液作为空白组；在光催化反应进行前，将此三组悬浊液置于暗箱中搅拌1.5小时，使体系达到吸附/解吸附平衡。然后，滴加1mL浓度30％的双氧水，将悬浊液放在距离500W氙灯11cm处照射，加入滤光片滤掉波长小于420纳米的光，不断磁力搅拌，反应时间为3.5h。每隔半小时用滴管取上层溶液5mL，在转速为3000r/min下离心15分钟，取上清液用PerkinElmerLambda35紫外-可见分光光度计在664nm波长处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。
3、试验结果如图7和图8所示。
图7为对比例1制备的单一组分ZnFe2O4光催化剂的SEM图，从图中可以看出ZnFe2O4纳米颗粒呈规则的正八面体形状，晶粒尺寸10-50nm，正八面体ZnFe2O4是一种三维的大比表面积的铁酸锌，提供了比较大比表面积和更多的活性中心，提高复合催化剂的吸附性能。
由图8可以看出正八面体ZnFe2O4光催化剂对亚甲基蓝具有超强的吸附能力，暗箱中搅拌1.5小时之后基本上将溶液中的亚甲基蓝染料吸附完全，加入双氧水之后改变了ZnFe2O4光催化剂表面的电位使得亚甲蓝重新释放到液体当中，溶液的吸光度增加，然后在光照条件下亚甲基蓝缓慢降解；石墨烯纳米片与正八面体ZnFe2O4纳米颗粒紧密接触，可有效的降低光生载流子复合效率，但增加了ZnFe2O4纳米颗粒团聚的程度降低了活性比表面积；与单一组分正八面体ZnFe2O4纳米颗粒相比，石墨烯/ZnFe2O4复合光催化剂在暗箱中吸附亚甲基蓝染料的程度降低，但其可见光降解效率更优，表明本发明制备的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂具有优异的可见光降解效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，其特征在于，由如下组分及其重量百分数组成：
石墨烯0.05-15％，ZnFe2O4 85-99.95％。
2.如权利要求1所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，其特征在于，所述ZnFe2O4为正八面体ZnFe2O4,所述ZnFe2O4的粒径为10-50nm，所述石墨烯为片状石墨烯，所述片状石墨烯表面原位生长正八面体ZnFe2O4纳米颗粒。
3.一种如权利要求1或2所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、将石墨烯溶于乙醇溶剂中，得到质量浓度为1-3mg/mL石墨烯分散液；
S2、将步骤S1制得的石墨烯分散液加入到乙醇溶剂中，使其体积为石墨烯分散液的5-20倍，超声10-60min，然后在磁力搅拌器上不断搅拌，直到形成分散均匀的悬浊液；
S3、分别取锌源化合物和铁源化合物溶解于步骤S2获得的悬浊液中，超声、搅拌，形成均匀分散的混合液；
S4、一边搅拌步骤S3所得的混合液，同时一边往步骤S3的混合液中逐滴加入一定浓度的氨水，调节混合液的pH后，进行溶剂热反应，得到热处理混合液；
S5、将步骤S4所得热处理混合液离心、洗涤、干燥，即得。
4.如权利要求3所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中石墨烯为石墨烯纳米片，所述石墨烯纳米片的直径为0.5-5μm，厚度为0.4-1.5nm，单层率为50-90％。
5.如权利要求3所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中锌源化合物为氯化锌、六水合硝酸锌、硫酸锌中的至少一种；所述锌源化合物以锌计的物质的量浓度为0.01-1.50mol/L。
6.如权利要求3所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中铁源化合物为水合硫酸铁、九水合硝酸铁、氯化铁中的至少一种。
7.如权利要求3所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中锌源化合物以锌计和铁源化合物以铁计的摩尔比为1:1-1:3。
8.如权利要求3所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中氨水浓度为0.1-6.0mol/L；调节混合液的pH为10-14；溶剂热反应参数为反应温度100-200℃，保温时间0.5-48h。
9.一种由权利要求3-8任意一项所述的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂的制备方法，制备出的石墨烯/ZnFe2O4复合可见光催化剂，在光催化降解有机染料、光催化还原二氧化碳、可见光光解水制氢及光催化选择性氧化碳氢化合物反应中可实现应用。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN109876815B (zh) | 2022-04-22 |
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