本發(fā)明屬于功能材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的制備方法。

背景技術(shù)：

雜化材料是在納米或分子水平上使兩種或更多種成份進行復(fù)合的材料，該類材料往往擁有任何其中一種成分材料所不具有的綜合性能，特別是能夠在光學(xué)、光電子學(xué)以及光化學(xué)等方面表現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。碳點是尺寸僅有幾納米的球形或片狀的零維碳納米材料，除C元素外還含有N、O等元素。它不僅具有傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點多種類似的光學(xué)性能，還具有本身元素?zé)o毒、原料來源豐富、制備工藝簡單等優(yōu)勢。但是，目前已有的研究結(jié)果表明：由于結(jié)構(gòu)缺陷、表面勢限等因素影響了光生電荷的行為，碳點在單獨作為光催化劑上表現(xiàn)出了非常低的光能轉(zhuǎn)化效率。為了提升光能的利用率，讓碳點與其他材料雜化或復(fù)合成為了改善其原有性能屬性的有效手段?；跓崃W(xué)原理：異相形核比均勻形核所需的吉布斯自由能更低，所以在碳點存在的溶液中創(chuàng)造另一種納米材料異相形成的條件，就可以使其借助碳點的表面形核，產(chǎn)生二者的雜化材料。

硫化亞銅是一種窄帶隙的半導(dǎo)體材料，在光催化、發(fā)光器件、非線性光學(xué)、光敏傳感器等領(lǐng)域均有應(yīng)用，但是它本身作為光催化劑具有活性低、穩(wěn)定性差且易失活等缺點。因此，硫化亞銅納米結(jié)構(gòu)常用于與諸如貴金屬、石墨烯等其它納米材料復(fù)合，得到的復(fù)合材料不僅展現(xiàn)出了更寬的可見光波長吸收范圍，還具有更高的光催化活性。然而，目前仍缺少有效地制備碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決碳點單獨作為光催化劑存在的光能轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)問題，提供一種碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的制備方法，制備出的光催化材料具有優(yōu)異的光還原活性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的制備方法，采用以下步驟：

(1)取體積為m升的N,N-二甲基甲酰胺加入到體積為n升的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，然后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)加熱至180～200℃，并保溫3～8小時后冷卻至室溫，獲得碳點懸浮液，其中：m:n＝0.2～0.6；

(2)量取a g步驟(1)得到的碳點懸浮液放入雙口燒瓶中，然后分別加入b g的乙酰丙酮銅和c g的1-十六烷硫醇，得到混合溶液，其中：a:b:c＝(260～350):(5～9):(12～20)；

(3)向步驟(2)得到的混合溶液中通入氮氣或氬氣，并在磁性攪拌狀態(tài)下，在80℃保溫30～50min，然后冷卻至室溫后，倒入反應(yīng)釜內(nèi)襯中，且混合溶液占聚四氟乙烯反應(yīng)釜總體積要求為0.2～0.35；

(4)把步驟(3)中裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯裝入到鋼罐內(nèi)，抽真空，使鋼罐內(nèi)壓力小于0.1個大氣壓，再向鋼罐內(nèi)充入氮氣或氬氣使鋼罐內(nèi)壓力為1大氣壓；

(5)把經(jīng)過步驟(4)處理的裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯放入真空干燥箱內(nèi)，在180～200℃下保溫3～8小時，然后冷卻至室溫；利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在60～80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除反應(yīng)液，從而得到碳點與硫化亞銅雜化光催化材料。

本發(fā)明制備的碳點與硫化亞銅雜化光催化材料具有優(yōu)異的光還原性，能夠用于選擇性還原醌類有機物到酚、光催化分解水制氫等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的透射電鏡照片。

圖2為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的高分辨透射電鏡照片。

圖3為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的光電子能譜。

圖4為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料作為光催化劑，在可見光照射下叔丁基對苯醌逐漸還原成為叔丁基對苯二酚的紫外-可見光吸收光譜測試結(jié)果。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述：

一種碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的制備方法，采用以下步驟：

(1)取體積為m升的N,N-二甲基甲酰胺加入到體積為n升的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，然后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)加熱至180～200℃，并保溫3～8小時后冷卻至室溫，獲得碳點懸浮液，其中：m:n＝0.2～0.6；

(2)量取a g步驟(1)得到的碳點懸浮液放入雙口燒瓶中，然后分別加入b g的乙酰丙酮銅和c g的1-十六烷硫醇，得到混合溶液，其中：a:b:c＝(260～350):(5～9):(12～20)；

(3)向步驟(2)得到的混合溶液中通入氮氣或氬氣，并在磁性攪拌狀態(tài)下，在80℃保溫30～50min，然后冷卻至室溫后，倒入反應(yīng)釜內(nèi)襯中，且混合溶液占聚四氟乙烯反應(yīng)釜總體積要求為0.2～0.35；

(4)把步驟(3)中裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯裝入到鋼罐內(nèi)，抽真空，使鋼罐內(nèi)壓力小于0.1個大氣壓，再向鋼罐內(nèi)充入氮氣或氬氣使鋼罐內(nèi)壓力為1大氣壓；

(5)把經(jīng)過步驟(4)處理的裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯放入真空干燥箱內(nèi)，在180～200℃下保溫3～8小時，然后冷卻至室溫；利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在60～80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除反應(yīng)液，從而得到碳點與硫化亞銅雜化光催化材料。

實施例1

本實施例中，碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的制備方法，采用以下步驟：

(1)取0.5升的N,N-二甲基甲酰胺加入到體積為2.5升的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，然后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)加熱至180℃，并保溫3小時后冷卻至室溫，獲得碳點懸浮液；

(2)量取260g步驟(1)得到的碳點懸浮液放入雙口燒瓶中，然后分別加入5克的乙酰丙酮銅和12g的1-十六烷硫醇，得到混合溶液；

(3)向步驟(2)得到混合溶液中通入氮氣或氬氣，并在磁性攪拌狀態(tài)下，在80℃保溫30min，然后冷卻至室溫后，倒入1升反應(yīng)釜內(nèi)襯中，體積占反應(yīng)釜的26％；

(4)把步驟(3)中裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯裝入到鋼罐內(nèi)，抽真空，使鋼罐內(nèi)壓力小于0.1個大氣壓，再向鋼罐內(nèi)充入氮氣或氬氣使鋼罐內(nèi)壓力為1大氣壓；

(5)把經(jīng)過步驟(4)處理的裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯放入真空干燥箱內(nèi)，在180℃下保溫3小時，然后冷卻至室溫；利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在60℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除反應(yīng)液，從而得到碳點與硫化亞銅雜化光催化材料。

對采用上述步驟獲得的碳點與硫化亞銅雜化光催化材料進行測試表征，圖1為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的透射電鏡照片，表明碳點與硫化亞銅雜化結(jié)構(gòu)成球形；圖2為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的高分辨透射電鏡照片，表明碳點納米顆粒與硫化亞銅納米顆粒結(jié)合成了一體；圖3為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的光電子能譜，表明碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的成分中含有元素C、N、O、Cu、S，其中C、N、O元素來源于碳點，而Cu、S原子比為2:1為硫化亞銅；圖4為碳點與硫化亞銅雜化光催化材料作為光催化劑，在可見光照射下叔丁基對苯醌逐漸還原成為叔丁基對苯二酚的紫外-可見光吸收光譜測試結(jié)果，表明在可見光照射15分鐘后，叔丁基對苯醌就完全被還原成為了叔丁基對苯二酚。

實施例2

本實施例中，碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的制備方法，采用以下步驟：

(1)取0.4升的N,N-二甲基甲酰胺加入到體積為1升的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，然后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)加熱至200℃，并保溫8小時后冷卻至室溫，獲得碳點懸浮液；

(2)量取300g步驟(1)得到的碳點懸浮液放入雙口燒瓶中，然后分別加入7g的乙酰丙酮銅和15g的1-十六烷硫醇，得到混合溶液；

(3)向步驟(2)得到的混合溶液中通入氮氣或氬氣，并在磁性攪拌狀態(tài)下，在80℃保溫50min，然后冷卻至室溫后，倒入1升的反應(yīng)釜內(nèi)襯中，體積占反應(yīng)釜的30％；

(4)把步驟(3)中裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯裝入到鋼罐內(nèi)，抽真空，使鋼罐內(nèi)壓力小于0.1個大氣壓，再向鋼罐內(nèi)充入氮氣或氬氣使鋼罐內(nèi)壓力為1大氣壓；

把經(jīng)過步驟(4)處理的裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯放入真空干燥箱內(nèi)，在200℃下保溫8小時，然后冷卻至室溫；利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除反應(yīng)液，從而得到碳點與硫化亞銅雜化光催化材料。

實施例3

本實施例中，碳點與硫化亞銅雜化光催化材料的制備方法，采用以下步驟：

(1)取0.6升的N,N-二甲基甲酰胺加入到體積為1升的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，然后在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)加熱至190℃，并保溫6小時后冷卻至室溫，獲得碳點懸浮液；

(2)量取350g步驟(1)得到的碳點懸浮液放入雙口燒瓶中，然后分別加入9克的乙酰丙酮銅和20g的1-十六烷硫醇，得到混合溶液；

(3)向步驟(2)得到的混合溶液中通入氮氣或氬氣，并在磁性攪拌狀態(tài)下，在80℃保溫40min，然后冷卻至室溫后，倒入1升的反應(yīng)釜內(nèi)襯中，體積占反應(yīng)釜的35％；

(4)把步驟(3)中裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯裝入到鋼罐內(nèi)，抽真空，使鋼罐內(nèi)壓力小于0.1個大氣壓，再向鋼罐內(nèi)充入氮氣或氬氣使鋼罐內(nèi)壓力為1大氣壓；

(5)把經(jīng)過步驟(4)處理的裝有混合溶液的反應(yīng)釜內(nèi)襯放入真空干燥箱內(nèi)，在190℃下保溫6小時，然后冷卻至室溫；利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在70℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除反應(yīng)液，從而得到碳點與硫化亞銅雜化光催化材料。