本發(fā)明屬于復合可見光催化劑領域，涉及一種復合光催化材料的制備方法，特別涉及一種納米wo3/gqds復合膜光陽極的制備方法。

背景技術：

納米三氧化鎢與二氧化鈦相比，納米wo3相應的吸收波長為410～500nm，且納米wo3比tio2禁帶寬度窄，所以在可見光條件下納米wo3具有更良好的光電響應性能，在光電化學反應體系中是一種較為理想的光陽極半導體材料。跟普通半導體材料相比，納米wo3是間接帶隙躍遷的，而且價格低廉、易制備、性能穩(wěn)定、無毒、無害，在光電化學領域得到了廣泛應用，較普遍的是光解水，除此之外還有光降解有機污染物及太陽能電池等，優(yōu)越的性能也自然引起許多研究小組的關注。

石墨烯量子點，是一種全新的零維的c納米材料?；谒慕Y構，石墨烯量子點具有很強的熱載流子注入與上轉換發(fā)光能力?；谶@兩個優(yōu)點，石墨烯量子點在光電學領域有著廣闊的應用前景。但是，石墨烯量子點因為起步較晚，在光伏能源，光催化的研究領域較少。由于石墨烯量子點具有長久的熱力學穩(wěn)定性，強氧化性及其毒性小，半導體wo3是目前研究應用最多的光催化劑。光催化氧化過程的引發(fā)是由紫外光下產(chǎn)生的光生電子/空穴對，這個波長要比納米wo3對應的帶隙能量小。因為要使納米wo3的活性發(fā)生作用，這個波長必須小于可見光波長，所以，要把它的光吸收擴展到可見光范圍內(nèi)。基于這個原因，把石墨烯量子點與納米三氧化鎢結合起來，研究石墨烯量子點/wo3的光電性能有著重大意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可見光催化劑納米三氧化鎢/石墨烯量子點復合材料的制備方法，本發(fā)明方法簡單，易于操作，所制備的wo3復合膜具有很高的光催化活性。

具體步驟為：

(1)脈沖陽極氧化合成多孔wo3,將鎢片分別在丙酮、乙醇、蒸餾水中各超聲15分鐘。設置陽極氧化脈沖電源參數(shù)，手動檔，給定所需頻率50～300hz，選擇所需占空比(能級)為10～30％。電解液為1mol/l的硫酸銨和0.2％的氟化銨。向電解液分別加入含有5～50mg的石墨烯量子點，調(diào)節(jié)電壓到30～100v，陽極氧化時間進行5～30min后結束。最后將陽極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風吹干，保存待處理。

(2)將步驟(1)中氧化后的鎢片用蒸餾水沖洗干凈，吹干，管式爐中充入氮氣，待管式爐充滿氮氣后，以5℃/min的升溫速度升溫至300～700℃，恒溫3h，待其降溫后取出，得到w箔表面沉積wo3/gqds復合膜光陽極。

所述化學試劑純度均為化學純以上純度。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)利用馬弗爐，進行3小時的燒結，這樣會增強多孔三氧化鎢的結晶度，也增強光電流。因為燒結后的結晶度的增強，多孔三氧化鎢有著更好的穩(wěn)定性以及耐光腐蝕性。

(2)本發(fā)明制備的三氧化鎢復合膜，石墨烯量子點很好的嵌入在多孔三氧化鎢薄膜內(nèi)，復合膜的厚度得到增強，經(jīng)過光電性能的測試，石墨烯量子點對多孔三氧化鎢薄膜的光電性能有著重要影響，增強了多孔三氧化鎢薄膜光電催化析氧的光電流。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1制備的wo3/gqds復合光催化劑燒結前后的x射線衍射圖，圖中a為燒結前，b為燒結后，c為鎢片。

圖2是本發(fā)明實施例1制備的wo3及gqds/wo3拉曼光譜圖。

圖3是本發(fā)明實施例1制備的(a，b)石墨烯量子點和(c，d)gqds/wo3的透射電鏡圖。

圖4是本發(fā)明實施例1制備的wo3/gqds復合光催化劑燒結前后的光電流測試圖。

具體實施方式

實施例1：

(1)將鎢片(10mm×50mm)用蒸餾水清洗干凈，然后分別在丙酮、乙醇、蒸餾水水中各超聲15分鐘，然后在50℃干燥箱中烘干備用。設置陽極氧化脈沖電源參數(shù)，手動檔，給定所需頻率200hz，選擇所需占空比(能級)為20％。電解液為1mol/l的硫酸銨和0.2％的氟化銨。向電解液分別加入含有5mg的石墨烯量子點，調(diào)節(jié)電壓到50v，陽極氧化時間進行30min后結束。最后將陽極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風吹干，保存待處理。

(2)將步驟(1)中氧化后的鎢片用蒸餾水沖洗干凈，吹干，陽極氧化面朝上放入2cm×5cm的干凈的瓷舟中，管式爐中充入氮氣，待管式爐充滿氮氣后，以5℃/min的升溫速度升溫至450℃，恒溫3h，待其降溫后取出，得到納米wo3/gqds復合光催化劑。

圖4是本發(fā)明實施例1制備的wo3/gqds復合光催化劑燒結前后的光電流測試圖。從圖中可以看出來，沒有燒結之前的三氧化鎢，對光照表現(xiàn)不敏感，對光沒有響應。光電流明顯增強，是因為燒結后的wo3結晶度強，結合力高，這樣電子與空穴不易復合。燒結后，多孔三氧化鎢還具有很好的穩(wěn)定性和耐光腐蝕性。

實施例2：

(1)將鎢片(10mm×50mm)用蒸餾水清洗干凈，然后分別在丙酮、乙醇、蒸餾水水中各超聲15分鐘，然后在50℃干燥箱中烘干備用。設置陽極氧化脈沖電源參數(shù)，手動檔，給定所需頻率100hz，選擇所需占空比(能級)為30％。電解液為1mol/l的硫酸銨和0.2％的氟化銨。向電解液分別加入含有10mg的石墨烯量子點，調(diào)節(jié)電壓到50v，陽極氧化時間進行20min后結束。最后將陽極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風吹干，保存待處理。

(2)將步驟(1)中氧化后的鎢片用蒸餾水沖洗干凈，吹干，陽極氧化面朝上放入2cm×5cm的干凈的瓷舟中，管式爐中充入氮氣，待管式爐充滿氮氣后，以5℃/min的升溫速度升溫至450℃，恒溫3h，待其降溫后取出，得到納米wo3/gqds復合光催化劑。

實施例3：

(1)將鎢片(10mm×50mm)用蒸餾水清洗干凈，然后分別在丙酮、乙醇、蒸餾水水中各超聲15分鐘，然后在50℃干燥箱中烘干備用。設置陽極氧化脈沖電源參數(shù)，手動檔，給定所需頻率200hz，選擇所需占空比(能級)為20％。電解液為1mol/l的硫酸銨和0.2％的氟化銨。向電解液分別加入含有15mg的石墨烯量子點，調(diào)節(jié)電壓到50v，陽極氧化時間進行30min后結束。最后將陽極氧化試片用蒸餾水沖洗，冷風吹干，保存待處理。

(2)將步驟(1)中氧化后的鎢片用蒸餾水沖洗干凈，吹干，陽極氧化面朝上放入2cm×5cm的干凈的瓷舟中，管式爐中充入氮氣，待管式爐充滿氮氣后，以5℃/min的升溫速度升溫至600℃，恒溫3h，待其降溫后取出，得到納米wo3/gqds復合光催化劑。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明提供了一種WO3/GQDs復合光陽極的制備方法，解決了WO3光電轉換效率較低的問題。本發(fā)明以鎢片為基體，含有石墨烯量子點的氟化鈉、硫酸鈉水溶液為電解液，通過脈沖陽極氧化法，制備出含有石墨烯量子點(GQDs)的多孔三氧化鎢復合膜。將復合膜在氮氣管式爐中，升至300～700℃，保溫3小時，有利于提高WO3/GQDs復合膜的結晶性。相較于單純的WO3薄膜樣品，GQDs/WO3復合膜光電流明顯增大，且具有很好的循環(huán)壽命。本發(fā)明方法簡便，易于操作，所制備的GQDs/WO3復合膜具有很高的光催化活性和穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：劉勇平;林劍飛;楊之書;呂慧丹;米喜紅
受保護的技術使用者：桂林理工大學
技術研發(fā)日：2017.04.17
技術公布日：2017.09.15