[发明专利]花球状钨酸铋-石墨烯-氧化亚铜复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种花球状钨酸铋‑石墨烯‑氧化亚铜复合材料的制备方法。主要包括以下工艺步骤：步骤一.溶剂热法制备均一稳定的花球状钨酸铋粉体；步骤二.将钨酸铋粉体超声分散于含有氧化石墨烯的乙二醇溶液中；步骤三.加入Cu(NO₃)₂·3H₂O并磁力搅拌一定时间；将所得到的混合悬浊液进行溶剂热处理。利用一锅溶剂热法实现一步合成钨酸铋‑石墨烯‑氧化亚铜三元复合材料，工艺流程简单，操作方便，实验条件温和，可控性好。所制得的复合材料比表面积大，可见光响应范围广，光电性能比单一钨酸铋有显著提高，在光电转换、光电传感等众多领域有广阔的应用价值。

技术领域

本发明涉及在钨酸铋-石墨烯表面原位生长氧化亚铜的方法，属于材料化学制备技术领域。

背景技术

钨酸铋作为一种新兴n型半导体材料，具有简单的钙钛矿结构的Aurivillius型氧化物。因其独特的三明治结构，较窄禁带宽度，一定可见光吸收能力等优点，在光电水分解和光催化高效降解有机污染物等领域有着广泛的应用价值。但单一钨酸铋可见光响应范围窄，光生电子-空穴易于复合，载流子迁移速率较慢，严重限制其光电性能。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化形成的具有蜂窝状晶体结构二维纳米材料，独特的晶格结构使其具有高导电性，石墨烯因其有着良好的电子传输能力、大的比表面积、热传导性能及力学性能而受到科研人员的广泛研究。

氧化亚铜作为具有可见光响应的p型半导体材料，其禁带宽度约为2.0eV，可以吸收大部分可见光(380-780nm),使得太阳能的利用更充分，提高光电转换效率。且因其无毒环保、成本低廉、制备简单，广泛应用在光催化技术、气敏材料、光电材料等。

因此，选择石墨烯与钨酸铋复合既可以利用石墨烯的优异的电子传输能力，又可以发挥钨酸铋优良的光电性能，改善材料的光电活性。选择具有优异的可见光吸收的窄禁带半导体Cu₂O复合，由于不同半导体材料的禁带宽度不同，因此当两种半导体复合时，光生电子和空穴会分别迁移至不同半导体的导带和价带上，实现电子和空穴的有效分离，同时增强可见光的利用率，提高光电转换效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种花球状钨酸铋-石墨烯-氧化亚铜复合材料的制备方法，利用溶剂热法一锅合成钨酸铋-石墨烯-氧化亚铜三元复合结构，改善钨酸铋光电性能。

技术方案：本发明提供了一种花球状钨酸铋-石墨烯-氧化亚铜复合材料的制备方法，其方法包括：

步骤一.制备花球状钨酸铋

将Bi(NO₃)₃·5H₂O充分溶解于乙二醇后，加入Na₂WO₄·2H₂O、十六甲基溴化铵CTAB在水浴35-45℃下搅拌1-3h；待形成均匀悬浊液后，将其转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内，进行溶剂热处理，得到钨酸铋粉体；

步骤二.制备花球状钨酸铋-石墨烯-氧化亚铜复合材料

将步骤一得到的钨酸铋粉体超声分散于含有氧化石墨烯GO的乙二醇溶液中，加入Cu(NO₃)₂·3H₂O并磁力搅拌1-3h；将所得悬浊液转移至反应釜中，进行溶剂热反应，反应结束后，自然冷却至室温，离心洗涤，冷冻干燥，得到Bi₂WO₆/RGO/Cu₂O三元复合材料。

其中，步骤一中所述Na₂WO₄·2H₂O与Bi(NO₃)₃·5H₂O的摩尔比为1:1-1:4。