一种杂化纳米金刚石的制备方法及其应用

1.本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种杂化纳米金刚石的制备方法及其应用。


背景技术：

2.作为一种新颖的碳纳米材料，纳米金刚石由于其极好的化学稳定性、表面易修饰、比表面积大等优点在光催化领域受到了越来越多的关注。但是，单独的纳米金刚石的光催化活性比较低，通常与其他半导体光催化材料复合构筑复合材料，通过凝聚多组分材料的优点达到较高的光催化活性。研究表明，氢处理的纳米金刚石在532nm激光辐照下具有一定的光解水制氢活性，但是光催化活性较低。如果通过结构优化，研制一种制备新颖高效的杂化纳米金刚石材料方法，使其具有较高的光催化活性具有较大的研究价值。


技术实现要素：

3.本发明提出了一种杂化纳米金刚石的制备方法及其应用，解决了目前单独纳米金刚石光催化活性低的问题。
4.实现本发明的技术方案是：一种杂化纳米金刚石的制备方法，步骤如下：（1）将纳米金刚石酸洗提纯；（2）将酸洗提纯后的纳米金刚石置于管式炉中，氩气气氛下加热煅烧，自然冷却至室温；（3）将步骤（2）管式炉气氛改为氢气，再次加热煅烧，自然冷却至室温得到杂化纳米金刚石。
5.步骤（1）中将3nm
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10nm的纳米金刚石利用混酸溶液回流清洗，之后冷冻机蒸干。
6.所述混酸为摩尔比为3：1的hno3和h2so4的混合，回流清洗时间为12
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24h，蒸干时间为12
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48h。
7.步骤（2）中加热温度为1000
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1200℃，时间为3
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10min。
8.步骤（3）中加热温度为750
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800℃，时间为1.5
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2.5h。
9.杂化纳米金刚石具有sp2、sp3杂化的碳。
10.所述的杂化纳米金刚石在光催化降解罗丹明b中的应用。
11.本发明的有益效果是：本发明通过结构优化，制备新颖高效的杂化纳米金刚石材料，使其具有较高的光催化活性，具有较大的研究意义。本发明制备的杂化纳米金刚石中的sp2碳的比例明显升高。与未处理的纳米金刚石相比，在模拟太阳光（am1.5）辐照下，杂化纳米金刚石的光催化降解罗丹明b（rhb）活性明显提高。而且具有较好的循环稳定性。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为实施例1杂化纳米金刚石的tem图。
14.图2为实施例1样品的c 1s的x射线光电子能谱。
15.图3为实施例1样品的光催化活性测试图。
16.图4为实施例1杂化纳米金刚石光降解rhb的循环实验测试图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.实施例1杂化纳米金刚石的制备方法，步骤如下：（1）商业购买尺寸为5nm的纳米金刚石，酸洗提纯：用hno3/h2so4=3：1的溶液回流清洗24h，然后冷冻机中蒸干24h；（2）酸提纯后的纳米金刚石置入管式炉中，氩气气氛，加热1100℃、3
‑
10min，升温速率为2
‑
10℃/min，然后自然冷却至室温；（3）上述处理后的纳米金刚石保持不动，处理气氛改为氢气，然后加热至800℃保温2h，然后自然冷却至室温。
19.如图1所示，制备的样品的tem图，杂化纳米金刚石出现了sp2，sp3杂化的碳。
20.图2是样品的x射线光电子能谱（c 1s谱图）。光谱中出现了一些衍射峰，即284.6 ev，285.5 ev，286.2 ev衍射峰，分别对应sp2杂化碳、sp3杂化碳、c
‑
h、官能团。从图中峰的强度来看，与纳米金刚石相比，杂化纳米金刚石中的sp2碳的比例明显升高。
21.图3为样品的光催化活性测试图。测试结果表明，杂化纳米金刚石的光催化活性要远高于纳米金刚石。在一个小时的太阳光辐照下，rhb约被降解了50%。
22.图4为杂化纳米金刚石光降解rhb的循环实验测试图，经过三次循环实验，杂化纳米金刚石仍然具有较好的光催化活性，表明所制备材料具有较好的光稳定性。
23.实施例2杂化纳米金刚石的制备方法，步骤如下：（1）商业购买尺寸为3nm的纳米金刚石，酸洗提纯：用hno3/h2so4=3：1的溶液回流清洗15h，然后冷冻机中蒸干48h；（2）酸提纯后的纳米金刚石置入管式炉中，氩气气氛，加热1000、3
‑
10min，升温速率为2
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10℃/min，然后自然冷却至室温；（3）上述处理后的纳米金刚石保持不动，处理气氛改为氢气，然后加热至780℃，保温2.5h，然后自然冷却至室温。
24.实施例3杂化纳米金刚石的制备方法，步骤如下：
（1）商业购买尺寸为10nm的纳米金刚石，酸洗提纯：用hno3/h2so4=3：1的溶液回流清洗24h，然后冷冻机中蒸干12h；（2）酸提纯后的纳米金刚石置入管式炉中，氩气气氛，加热1200℃、3
‑
10min，升温速率为2
‑
10℃/min，然后自然冷却至室温；（3）上述处理后的纳米金刚石保持不动，处理气氛改为氢气，然后加热至750℃保温1.5h，然后自然冷却至室温。
25.对照组对照组是指不加光催化剂的rhb的溶液。除了不加光催化剂，其他条件与实施例1保持一致。
26.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。