Introducción de varios métodos de preparación para fotocatalizadores compuestos de semiconductores / grafeno

El método de preparación tiene una influencia directa sobre la morfología, la estructura, el tamaño de los fotocatalizadores compuestos y el método de unión del grafeno a los semiconductores. Este artículo describe principalmente varios métodos para preparar fotocatalizadores compuestos de grafeno / semiconductor, incluido el método de calor de agua-calor / calor por disolvente, el método de mezcla de la solución y el método de crecimiento in situ.

Preparación de fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno por método térmico hidrotermal / solvente

El método térmico hidrotermal / solvente es un método tradicional de crecimiento de cristales de materiales semiconductores. Ahora también es un método eficaz para sintetizar compuestos semiconducto / grafeno. El proceso de preparación es generalmente para cargar semiconductores o precursores de semiconductores a óxidos de grafeno. (GO) o grafeno, el óxido de grafeno se reduce a grafeno en condiciones de agua caliente y solvente.

El método de calor hidrotermo / disolvente sintetiza el fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno. A menudo se pueden producir enlaces químicos entre el semiconductor y el grafeno. El fotocatalizador compuesto resultante puede ejercer plenamente los efectos sinérgicos del grafeno y los semiconductores. Es propicio para mejorar su energía fotocatalítica. Zhang y col. complejos sintetizados químicamente de TiO2 (P25) / GR Nano mediante un método hidrotermal de un solo paso. A medida que avanza la reacción hidrotermal, la reducción de GO y la carga de P25 se completan simultáneamente. El fotocatalizador P25 / GR preparado tiene una excelente capacidad de adsorción de colorantes y una separación de carga eficaz.

Síntesis de fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno por método térmico hidrotérmico / disolvente. Las partículas semiconductoras tienden a formar una distribución relativamente uniforme en el grafeno. Por ejemplo, Neppolian et al. obtuvo un fotocatalizador compuesto de Pt / TiO2 / GO distribuido uniformemente por método hidrotermal. Li y col. obtuvo una distribución uniforme de CdS por el método térmico del solvente. Fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno. Wu et al .. / Nanopartículas GR, nanopartículas de ZnO depositadas de forma densa y uniforme en tabletas de grafeno. Wang et al. [26] Se prepararon nanopartículas de TiO2 / RGO (óxido de grafeno reducido) con buena dispersión de partículas por método hidrotermal.

Algunas formas especiales de fotocatalizadores compuestos de semiconductor / grafeno también se pueden obtener mediante el método de calor hidrotermal / disolvente. Ding y col. obtuvieron nanopartículas de TiO2 ultrafinas en grafeno expuestas a superficies de cristales de alta energía (001) mediante el método de calor con disolvente. Shen y col. hojas sintetizadas utilizando un método hidrotermal mejorado de un solo paso. Compuestos TiO2 / RGO. Zou y col. utilizó un método hidrotermal directo simple y común de núcleos nanocristalinos para sintetizar matrices de varillas nanométricas de TiO2, ZnO, MnO2, CuO y ZrO2 en ambos lados del grafeno flexible para formar estructuras compuestas tipo sándwich. MO / G / MO, no solo la morfología es uniforme, sino que el semiconductor y el grafeno están unidos químicamente.

2, preparación del método de mezcla de la solución de fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno

Un fotocatalizador compuesto se prepara mezclando una suspensión de grafeno (u óxido de grafeno) con una solución que contiene un polvo semiconductor (o un ión precursor de semiconductor), y luego se prepara mediante un tratamiento simple como secado, calcinación, etc. Este método se denomina mezcla en solución. método. En comparación con el método de calor por calor / solvente de Yushui, la condición de reacción es suave, el método es simple y el costo de preparación es bajo.

Hay muchos informes sobre la preparación de fotocatalizadores compuestos de semiconductores / grafeno mediante el método de mezcla de soluciones. Entre ellos, la suspensión de TiCl4 se mezcla directamente con la suspensión de óxido de grafeno, y el óxido de grafeno se reduce a grafeno mediante hidrazina hidratada., Fotocatalizador compuesto de TiO2 / GR. Liu y col. mezclado GO con varillas de nanómetros de TiO2 (o nanopartículas) en forma de una solución para producir varillas de nanómetros de TiO2 / GO y partículas de nanómetros de TiO2 / GO como se muestra en la Figura 4. Dos fotocatalizadores compuestos. Excepto TiO2, las combinaciones de otros semiconductores y grafeno también se pueden preparar mediante el método de mezcla en solución, como el complejo ZnO / GR, el complejo SnO2 / GR y el complejo Sr2 Ta2 O 7-xNx / GR.

El método de mezcla de la solución es sencillo de operar y las condiciones de reacción son suaves. Se pueden producir al mismo tiempo una variedad de fotocatalizadores compuestos de semiconductores / grafeno. Iwase, etc., contendrá tres soluciones de GO, Bi VO4, Ru / SrTiO3: Rh, respectivamente. Fotocatalizador compuesto Bi VO 4 / RGO, Ru / SrTiO 3: Rh / RGO mezclado y preparado. Ng y otros mezclaron una solución de óxido de grafeno con tres materiales fotocatalíticos (WO3, Bi VO 4, TiO2). Se prepararon tres fotocatalizadores compuestos de semiconductor / grafeno.

3, preparación del método de crecimiento in situ de fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno

El método de crecimiento in situ es también uno de los métodos más eficaces para preparar fotocatalizadores compuestos de semiconductores / grafeno. Este método a menudo utiliza precursores de semiconductores combinados con óxidos de grafeno (o grafeno) para controlar la hidrólisis de precursores de semiconductores. Los semiconductores hacen crecer núcleos cristalinos en el grafeno. El óxido de grafeno se reduce para dar un fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno.

Zhang Qiong y col. utilizó grafito y sulfato de titanio como reactivos iniciales a bajas temperaturas (<; 100oC) Preparación de material compuesto intercalado de óxido de titanio-grafeno, hidrolizado por Ti (SO4) 2 [TiO] El grupo 2 + se difunde en la capa de óxido de grafeno mediante atracción electrostática y crece in situ a bajas temperaturas para formar compuestos intercalados de TiO2-GO. Jiang y col. use vacío y surfactante para ayudar en la expansión del sándwich de grafito. Crecimiento in situ de nanopartículas de TiO2, el entorno de vacío puede promover la invasión de la solución precursora de TiO2 Ti (OBu) 4 y los tensioactivos en la capa de grafito expandido, y luego, con la ayuda de tensioactivos, innumerables nanopartículas de TiO2 crecen uniformemente in situ en la capa. . Complejos de TiO2 / GR gradualmente formados. Zhang y col. se añaden soluciones iónicas de SnCl2 y TiCl3 a las dispersiones de GO, GO reducido de SnCl2 y TiCl3. Los nanocristales de SnO2 y TiO2 correspondientes se hidrolizan para formar. Los fotocatalizadores compuestos de ZnO / GR también se pueden sintetizar mediante un método de crecimiento in situ. Cuando se agrega la solución acuosa de Zn2 + precursor de ZnO a la suspensión de óxido de grafeno, el Zn2 + se adsorbe en escamas de óxido de grafeno y los óxidos de grafeno se reducen con NaOH y NaBH4 para obtener un fotocatalizador compuesto de ZnO / GR. Du et al .. P123, TTIP, TiCl4, GO consiste en una suspensión coloidal de etanol o tetrahidrofurano, que luego se empapa en una suspensión con un sustrato de vidrio recubierto con una membrana de proteína de poliestireno, se impregna repetidamente varias veces, y finalmente se reduce y calcina el grafeno. óxidos con vapor de hidracina. Se puede obtener una película compuesta de TiO2 / GR macroporoso-mesoporoso ordenado estratificado con esferas de caucho de poliestireno como plantilla, como se muestra en la Figura 6. Lambert et al. informaron que en presencia de dispersión de agua GO, al hidrolizar TiF4 in situ para sintetizar compuestos de TiO2 / GO en forma de flor, Li y otros directamente in situ para sintetizar nanocables de TiO2 mesoporosos uniformes en tabletas de grafeno.

4, otros métodos para preparar fotocatalizador compuesto de semiconductor / grafeno

Además de los tres métodos anteriores, también hay algunos métodos que pueden lograr la preparación de fotocatalizadores compuestos de semiconductor / grafeno, como el método de deposición electroquímica, el método de deposición de capa atómica, etc., pero sujeto a las condiciones de la tecnología de preparación y el costo. Estos métodos se utilizan menos en la síntesis real. Tales como Du y otros [48] Deposición electroquímica de ZrO2 / GR en un electrodo de carbono vítreo; Meng et al. [49] Los compuestos de TiO2 / GR se prepararon mediante deposición de capa atómica (ALD). El TiO2 se depositó 75 veces sobre el grafeno y se formó después de la calcinación al vacío a 250 ° C.

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