烯分散液；
(5)在攪拌和超聲振蕩下，將2mL上述步驟(2)獲得的氧化鎢納米片溶液緩慢加入到步驟(4)獲得的氧化石墨烯分散液中，得到氧化石墨烯/氧化鎢納米片復(fù)合體溶液；
(6)取3.3 g醋酸鋅和0.24 g乙酸鎂加入50 mL去離子水中，待充分溶解后緩慢地加入到步驟(5)獲得石墨烯/氧化鎢納米片分散溶液中，攪拌超聲分散30 min后將其轉(zhuǎn)移到溫度為90 "€的恒溫水浴鍋中；
(7)待溫度穩(wěn)定后，在不斷攪拌的情況下緩慢滴入50mL濃度為I mol/L的草酸水溶液，并使其形成膠體，然后將膠體放在90°C干燥箱中烘干，取出碾磨，得到三維石墨烯/氧化鎢納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末；
(8)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，把上述步驟(7)獲得的三維石墨烯/氧化鎢納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末放在箱式爐中煅燒2 h，煅燒溫度為500°C，待其自然冷卻后研磨，得到三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)樣品。其物相分析如圖1所示。
[0017]圖1為獲得的三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)樣品的X射線衍射圖。從圖中可得出，獲得的復(fù)合材料主要是纖鋅立方氧化鋅晶體組成。
[0018]實(shí)施例2
(1)將5g商業(yè)硫化鎢粉末和0.5 g十六烷基三甲基溴化銨加入到800 mL去離子水中，超聲分散40 min后再攪拌40 min,獲得硫化媽分散液；
(2)在超聲振蕩下，用轉(zhuǎn)速為7000r/min的速機(jī)械剪切機(jī)對(duì)上述步驟(I)硫化鎢分散液進(jìn)行剪切3 h，用轉(zhuǎn)速為8000 r/min的離心機(jī)離心后再攪拌超聲分散3 h，獲得硫化鎢納米片溶液；
(3)將15mL濃度為1.2 g/L的還原氧化石墨稀溶液加入到70 mL去離子水中超聲分散40 min，得石墨烯分散液；
(4)取0.3 g聚丙烯酸鈉加入到上述(3)獲得的還原氧化石墨烯分散液中，超聲分散20 min，得石墨稀分散液；
(5)在攪拌和超聲振蕩下，將5mL上述步驟(2)獲得的硫化鎢納米片溶液緩慢加入到步驟(4)獲得的石墨烯分散液中，得到還原氧化石墨烯/硫化鎢納米片復(fù)合體分散溶液；
(6)取5.5 g醋酸鋅和0.96 g乙酸鎂加入100 mL去離子水中，待充分溶解后緩慢地加入到步驟(5)獲得的石墨烯/鎢基納米片分散溶液中，攪拌超聲分散30 min后將其轉(zhuǎn)移到溫度為60 °(:的恒溫水浴鍋中；
(7)待溫度穩(wěn)定后，在不斷攪拌的情況下緩慢滴入100mL濃度為2 mol/L的草酸水溶液，并使其形成膠體，然后將膠體放在70°C干燥箱中烘干，取出碾磨，得到三維石墨烯/硫化鎢納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末；
(8)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，把上述步驟(7)獲得的石墨烯/硫化鎢納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末放在箱式爐中煅燒3 h，煅燒溫度為400°C，待其自然冷卻后研磨，得到三維石墨烯/硫化鎢納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)樣品。圖2和圖3分別為獲得樣品的SEM像和TEM像。從圖中可看到，獲得樣品為片層結(jié)構(gòu)。
[0019]實(shí)施例3
(I)將8 g商業(yè)硫化鎢粉末和0.8 g十六烷基三甲基溴化銨加入到1000 mL去離子水中，超聲分散30 min后再攪拌30 min，獲得硫化鎢分散液；
(2)在超聲振蕩下，用轉(zhuǎn)速為5000r/min的速機(jī)械剪切機(jī)對(duì)上述步驟(I)硫化鎢分散液進(jìn)行剪切2 h，用轉(zhuǎn)速為5000 r/min的離心機(jī)離心后再攪拌超聲分散2 h，獲得硫化鎢納米片溶液；
(3)將10mL濃度為0.8 g/L的石墨烯溶液加入到50 mL去離子水中超聲分散20 min,得石墨烯分散液；
(4)取0.2 g聚丙烯酸鈉加入到上述(3)獲得的石墨烯分散液中，超聲分散40 min，得石墨烯分散液；
(5)在攪拌和超聲振蕩下，將4mL上述步驟(2)獲得的硫化鎢納米片溶液緩慢加入到步驟(4)獲得的石墨烯分散液中，得到石墨烯/硫化鎢納米片復(fù)合體分散溶液；
(6)取3.3 g醋酸鋅和0.48 g乙酸鎂加入80 mL去離子水中，待充分溶解后緩慢地加入到步驟(5)獲得的石墨烯/鎢基納米片分散溶液中，攪拌超聲分散30 min后將其轉(zhuǎn)移到溫度為80 "€的恒溫水浴鍋中；
(7)待溫度穩(wěn)定后，在不斷攪拌的情況下緩慢滴入80mL濃度為I mol/L的草酸水溶液，并使其形成膠體，然后將膠體放在80°C干燥箱中烘干，取出碾磨，得到三維石墨烯/硫化鎢納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末；
(8)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，把上述步驟(7)獲得的石墨烯/硫化鎢納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末放在箱式爐中煅燒2 h，煅燒溫度為500°C，待其自然冷卻后研磨，得到三維石墨烯/硫化鎢納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)樣品。獲得樣品的光催化性能如圖4和圖5所示。
[0020]圖4為獲得的樣品在紫外光下降解有機(jī)物的情況，從中可看出，硫化鎢的加入，提高了石墨烯/鎂摻雜氧化鋅復(fù)合材料對(duì)羅丹明B的光催化降解能力，10 min之內(nèi)能全部降解溶液中的羅丹明B，而且獲得樣品經(jīng)過(guò)7次循環(huán)使用，仍具有很好光催化降解能力；
圖5為獲得的三維石墨烯/硫化鎢納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)在模擬太陽(yáng)光下的降解情況。從圖中可得出，100 min內(nèi)，羅丹明B在模擬太陽(yáng)光下的降解率很低，石墨烯/鎂摻雜氧化鋅復(fù)合材料僅能降解30%的羅丹明B，但是三維石墨烯/硫化鎢納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)達(dá)到90%。這結(jié)果表明，獲得的三維石墨烯/硫化鎢納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)的光催化性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，具體步驟為: (1)將1~10g商業(yè)鎢基粉末和0.1~1 g十六烷基三甲基溴化銨加入到500~1000 mL去離子水中，超聲分散20~40 min后再攪拌20~40 min，獲得鎢基分散液； (2)在超聲振蕩下，用轉(zhuǎn)速為1000~8000r/min的速機(jī)械剪切機(jī)對(duì)上述步驟(I)鎢基分散液進(jìn)行剪切1~3 h，用轉(zhuǎn)速為4000~8000 r/min的離心機(jī)離心后再攪拌超聲分散1~3 h，獲得媽基納米片溶液； (3)將5~15mL濃度為0.8~1.2 g/L的石墨烯溶液加入到30~70 mL去離子水中超聲分散20 ~40 min，得石墨稀分散液； (4)取0.1-0.3 g陰離子表面活性劑加入到上述(3)獲得的石墨烯分散液中，超聲分散20 -40 min，得石墨稀分散液； (5)在攪拌和超聲振蕩下，將1~5mL上述步驟(2)獲得的鎢基納米片溶液緩慢加入到步驟(4)獲得的石墨烯分散液中，得到石墨烯/鎢基納米片復(fù)合體分散溶液； (6)取2.2~5.5 g醋酸鋅和0.24~0.96 g乙酸鎂加入50~100 mL去離子水中，待充分溶解后緩慢地加入到步驟(5)獲得的石墨烯/鎢基納米片分散溶液中，攪拌超聲分散15~30min后將其轉(zhuǎn)移到溫度為60~90 °(:的恒溫水浴鍋中； (7)待溫度穩(wěn)定后，在不斷攪拌的情況下緩慢滴入50~100mL濃度為l~2mol/L的草酸水溶液，并使其形成膠體，然后將膠體放在70~90°C干燥箱中烘干，取出碾磨，得到三維石墨烯/鎢基納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末； (8)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，把上述步驟(7)獲得的石墨烯/鎢基納米片/草酸鋅鎂前軀體粉末放在箱式爐中煅燒1~3 h，煅燒溫度為400~600°C，待其自然冷卻后研磨，得到三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)樣品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，步驟(I)所述鎢基粉末為硫化鎢或氧化鎢。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，步驟(3)所述石墨稀為氧化石墨稀或還原氧化石墨稀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，步驟(4)所述陰離子表面活性劑為聚丙烯酸或聚丙烯酸鈉。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法以石墨烯、鎢基納米片、醋酸鋅和醋酸鎂為原料，以去離子水為溶劑，草酸為絡(luò)合劑，利用共沉淀法和后續(xù)熱處理制備三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明最大特點(diǎn)是利用機(jī)械剪切法制備水溶性鎢基納米片分散溶液，及在水溶液中獲得三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)，制備工藝簡(jiǎn)單，易于規(guī)模化生產(chǎn)；同時(shí)，三維石墨烯/鎢基納米片結(jié)構(gòu)具有很好協(xié)同效應(yīng)，比單一材料更有利于光生電子和空穴對(duì)的分離。所述的三維石墨烯/鎢基納米片/鎂摻雜氧化鋅層層組裝結(jié)構(gòu)具有很好的光催化性能，可應(yīng)用于污水處理、光解水、空氣凈化和太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。
【IPC分類】B01J23/30, B01J35/02
【公開號(hào)】CN105126820
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510607649
【發(fā)明人】陳傳盛, 于偉偉, 劉天貴, 曹時(shí)義, 梁波
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日