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·238· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

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格低廉等优点，直接可利用可见光对污染物进行光 制备氧化石墨烯 。称取 40 mg 氧化石墨烯置于
催化降解。但是 CuS 纳米材料作为光电材料应用在 100 mL 烧杯中，加入 30 ml 去离子水超声振荡 2 h，
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光电领域的时候，经常会出现自我团聚的现象 。 获得稳定的氧化石墨烯悬浮液。然后加入 Cu(OAc) 2
同时使用过程中存在高的空穴-电子的复合几率，这 （200 mg，1.1 mmol），并且在 50 mL 烧杯中加入
样就降低了催化剂的活性，从而抑制了 CuS 的光电 5 mL 乙二醇作为溶剂分散 Na 2 S（50 mg，0.9 mmol），
效能，严重限制了它的应用。因此，构建一种在可 期间加入 NaOH（6 mg,0.15 mmol）和表面活性剂
见光下具有高效催化性能的物质仍然是一项具有挑 （CTMAB）（20 mg，0.05 mmol）混合均匀后；将
战的工作。 上述两种悬浊液迅速混合，在 60 ℃水浴加热 0.5 h
如果引入一种材料不但可以阻碍 CuS 纳米粒子 后转移到 50 mL 反应釜。在 130 ℃加热反应 20 h
的自团聚，还能够提高 CuS 本身的光生电子的转移 后自然冷却，将所得悬浊液抽滤，获得黑色固体粉
效率将是一种行之有效的方法。氧化石墨烯（GO） 末。将产物命名为 CuS/GO。
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碳层上富含环氧基、羟基、羧基等官能团 ，氧化 1.3 光催化性能测试
石墨烯因其比表面积大，易被离解及插层，可用来 TC 和 Rh-B 在本文中作为目标污染物来评估催
作为半导体 CuS 纳米粒子的支撑材料。并且因为 化剂的催化活性。将 30 mg CuS/GO 加入到 100 mL
GO 上具有反应活性点，它可以使具有光催化性质 10 mg/L 的 TC 溶液或 Rh-B 溶液中。在被激发照射
的半导体材料金属化合物纳米颗粒均匀的锚定在上 前，先是将悬浮液在黑暗中搅拌 60 min 后达到吸附
面形成纳米复合材料，这样的复合材料不仅可增加 平衡。随后溶液在 300 W 氙灯（用 420 nm 的滤光
光电子的转移速度，而且在不同组成之间存在着协 片滤光处理）照射下考察 CuS/GO 样品对 TC 或者
同效应导致复合材料表现出优异的光催化活性，因 Rh-B 光催化活性。随后每隔一定时间取 3 mL TC 或
此合理设计制定出 CuS 与石墨烯复合的纳米材料是 者 Rh-B 溶液过离心后去除杂质，通过紫外可见分
一项很有意义的工作。 光光度计记录 TC 或者 Rh-B 浓度变化。
本文在水热条件下将 CuS 纳米粒子原位生长在
氧化石墨烯片层上合成 CuS/GO 纳米复合材料，并 2 结果与讨论
且 CuS 纳米粒子负载在氧化石墨烯上具有粒度分
2.1 CuS/GO 纳米复合材料 FTIR 及 XRD 谱图
布均匀，团聚程度低，纯度高，晶格发育完整等特 CuS/GO 纳米复合材料的 FTIR 见图 1a，由于样
点，相对有机污染物 TC/Rh-B 显示很好的光催化效
–1
品具有比较强的吸湿性，在 3600~3100 cm 内出现
果。实现在可见光照射下对四环素类抗生素及罗丹
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较宽峰主要源于 GO 所吸附的 H 2 O ，以及对应官
明 B 的高效降解，为进一步从事污水及环境污染控
–1
能团—OH 峰，在 1633 cm 处为 GO 上官能团对应
制提供新的思路。
–1
于 C==O 键伸缩振动吸收峰，1205 cm 处是—COH
–1
1 实验部分 基团的特征峰，1116 cm 处是 C—O 的伸缩振动吸
–1
收峰。650~511 cm 处是 Cu—S 键的伸缩振动引起
1.1 试剂与仪器 的特征峰 [10] 。
膨化石墨（300 目）工业级，青岛天缘有限公 CuS/GO 纳米复合材料的 XRD 谱图见图 1b，
司；醋酸铜〔Cu(OAc) 2 〕、乙二醇（C 2 H 6 O 2 ）、氢氧 2θ=26.8处对应于石墨（G）的（002）面特征衍射
化钠（NaOH）、硫化钠（Na 2 S），分析纯、天津科密欧 峰。在 GO 的 XRD 谱图可以看出，在 2θ=11.5附近
股份有限公司，十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）， 有衍射峰，对应于氧化石墨烯晶面（002），而在 26.8
分析纯，实验用水为二次去离子水。 处的衍射峰基本消失，说明经过氧化改性后，在石
Bruker-AXS(D8)型 X 射线衍射仪（XRD），德 墨片层上引入大量的官能团与缺陷，同时引入的大
国布鲁克公司，Cu 靶，加速电压 40 kV，扫描范围 量含氧官能团使氧化石墨烯具有很好的亲水性，层
5~80；Tecnai G2 F30 S-TWIN 型透射电镜（TEM）， 间水分子也使石墨片层间距离增加，产物的层间距
美国 FEI 公司，加速电压为 300 kV；S4300 扫描电 由 0.335 nm 增加到 0.794 nm [11] 。在 CuS/GO 的 XRD
镜（SEM）；日本日立公司，加速电压为 20 kV； 谱图中，2θ=27.74、29.42、31.74、46.30、48.10、
Spectrum one 型傅里叶红外光谱仪（FTIR），美国 59.60分别对应 CuS 的（101）、（102）、（103）、（105）、
P. E.公司，KBr 压片；ESCALAB 250 Xi 型 X 射线 （008）、（108）晶面，以上复合材料中所有衍射峰与
光电子能谱（XPS），美国 Thermo 公司，使用 Al K  单斜 CuS 的标准图（JCPDS80-1268）对应 [12] ，所得
激发（1486.6 eV）。 到的产物为 CuS/GO 复合材料。并从 XRD 结果上能
1.2 CuS/GO 纳米复合材料的制备 够看到尖锐且高的衍射峰，表明所合成的样品结晶
用改良的 Hummers 法以膨胀石墨为原材料来 度非常高。而结晶度好有利于提高材料的光催化活性。