[发明专利]一种CuInS2

说明书

本发明涉及一种利用CuInS₂量子点负载还原氧化石墨烯(rGO)复合材料光催化剂及用途，属于环境保护材料制备技术领域。CuInS₂半导体材料作为光催化剂，在可见光下激发，通过与污染物分子的界面相互作用效应实现特殊的催化或转化，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的氧自由基，羟基自由基等具有强氧化性的物质，从而达到降解环境中有害有机物质的目的，该方法不会造成资源浪费与二次污染的形成，且操作简便，是一种绿色环保高效污染处理技术。

技术领域

本发明涉及一种利用CuInS₂量子点负载还原氧化石墨烯(rGO)复合材料光催化剂及用途，属于环境保护材料制备技术领域。

背景技术

抗生素是由微生物产生的在低浓度下能抑制或灭杀其他微生物的一类化学物质。目前被广泛使用的抗生素按照化学结构可分为喹诺酮类、β-内酰胺类、四环素类、氨基糖苷类、大环内酯类、磺胺类等。长期以来，抗生素被大量地用于人和动物的疾病治疗，并以亚治疗剂量添加于动物饲料中，以预防动物疾病和促进其生长。但绝大部分抗生素不能完全被机体吸收，约有90％的抗生素以原形或者代谢物形式经由病人和畜禽的粪、尿排入环境，经不同途径对土壤和水体造成污染。盐酸四环素是一种广泛应用的广谱抗生素，同时也属于药物和个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)中的一种，在水体、土壤等介质中有大量的残留，并且对人体有潜在的影响。因此，消除抗生素残留带来问题已是科研工作者目前的首要任务。

量子点，又可称为纳米晶，是一种由II－VI族或III－V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。基于量子效应，量子点在太阳能电池，发光器件，光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。科学家已经发明许多不同的方法来制造量子点，并预期这种纳米材料在二十一世纪的纳米电子学(nanoelectronics)上有极大的应用潜力。由于量子点的光腐蚀现象，使其光催化性能遭到严重抑制，并且大大降低了量子点的稳定性。石墨烯碳材料由于其具有较大的比表面积，强的导电性及韧性，已有研究者将其应用于改性半导体材料，提高其光催化活性。因此，本次发明内容主要在于通过负载优质碳材料载体还原氧化石墨烯(rGO)，极大提高了CuInS₂的稳定性，增大其光催化活性，并将其运用于光催化降解盐酸四环素废水的研究。

发明内容

本发明以油浴法和水热法为技术手段，制备出CuInS₂量子点负载rGO (CuInS₂/rGO)复合光催化剂，反应的同时实现了氧化石墨(GO)还原成还原氧化石墨烯(rGO)。

本发明按以下步骤进行：

(1)CuInS₂的制备：

将In(Ac)₃(醋酸铟)，CuI(碘化亚铜)和十二硫醇(DDT)混合于三口烧瓶中，放入油浴锅中，在氩气保护气氛围下持续加热，待反应物溶液变为黑色后，立即将三口烧瓶浸入冷水中冷却处理，得到的样品用分别用甲苯/甲醇洗涤3次，经冷冻干燥机冻干处理后得到的固体即为CuInS₂。

(2)CuInS₂/rGO复合光催化剂的制备：

将步骤(1)中制备好的CuInS₂溶解在甲醇中，再加入GO粉末，然后将体系倒入高压反应釜用烘箱加热200℃，持续反应1h，取出自然冷却，将溶液离心，并用去离子水、甲醇分别洗涤3次，放入干燥箱烘干，得到CuInS₂/rGO复合光催化剂。

其中，步骤(1)中所述的醋酸铟、碘化亚铜和十二硫醇的摩尔比为1：1： 4。