[發明專利]一種膨脹石墨/氧化鋅復合光催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201110164917.1
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN102266764A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 李登新;董金慧;朱敏聰;張迎晨;金程;張舒
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J21/18
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬于氧化鋅復合光催化劑及其制備領域，特別涉及一種膨脹石墨/氧化鋅復合光催化劑及其制備方法。

背景技術

目前光催化氧化消除和降解污染物已成為環境領域較活躍的一個研究方向。與傳統水處理技術中的物理方法相比，光催化氧化技術具有效率高、能耗低、操作簡便、反應條件溫和、適用范圍廣、降解污染物徹底等突出特點，在環境治理方面備受人們的青睞。與常用的二氧化鈦光催化劑相比，氧化鋅不僅能吸收太陽光中的紫外光，還能吸收大量的可見光且制備工藝簡單。因此，氧化鋅作為光催化劑具有更大的實際應用價值，利用納米氧化鋅作為污水處理的環境友好型光催化劑，已經成為世界范圍的研究熱點。目前，關于氧化鋅的制備方法及其應用研究國內外已有較多報道。

濕化學方法是制備納米材料的主要方法，它具有設備較簡單、能按化學計量進行反應、所得產品純度高、粒度可控等特點。納米氧化鋅可通過水熱法一步直接得到，但它是在高溫高壓下進行反應，對設備技術要求較高，且不利于工業化大規模生產。除水熱法可直接得到氧化鋅粉體外，其它濕化學方法，如化學沉淀法等，均需首先得到前驅物，由前驅物經熱分解處理再得到納米氧化鋅。這種方法工藝系統復雜，且由于增加了熱分解過程，致使設備投資增加，能耗升高，產品成本加大。

納米氧化鋅光催化反應裝置包括流化床、固定片、循環塔、膜反應器，但氧化鋅粒徑較小難以沉淀分離。一種解決方法就是把納米氧化鋅固定到一個合適的固體載體上，便于氧化鋅光催化過程的實際應用。納米氧化鋅顆粒可以通過不同的技術被固定在陶瓷，玻璃，塑料，聚氯乙烯涂層織物上。但高效的有機物氧化需要吸附到氧化鋅表面，因為光催化過程是在表面發生的。膨脹石墨做為新型的吸附材料，比表面積較大，為50-200m²/g，其內部有許多網狀的孔，是一種很好的吸附材料，其吸附量明顯高于活性炭。因此膨脹石墨可作為氧化鋅的載體且膨脹石墨/氧化鋅復合材料可以實現膨脹石墨的強吸附性能和氧化鋅的光催化性能的有機結合，為處理污水中的污染物提供了一種新型、實用的環保材料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種膨脹石墨/氧化鋅復合光催化劑及其制備方法，該催化劑既避免了自身粒子的團聚，也有效防止了膨脹石墨片層的重堆積；制備方法原料普通易得，成本低廉。

本發明的一種膨脹石墨/氧化鋅復合光催化劑，其組成包括：按重量百分比，10％～99％的膨脹石墨和1％～90％的氧化鋅，納米氧化鋅均勻的負載到膨脹石墨表面的部分孔隙中。

所述復合光催化劑的組成包括：按重量百分比，50％～90％的膨脹石墨和10％～50％的氧化鋅。

所述氧化鋅顆粒為納米級，粒徑為10～100nm。

本發明的一種膨脹石墨/氧化鋅復合光催化劑的制備方法，包括：

(1)向氫氧化鈉溶液中按質量體積比1～2g∶100ml加入膨脹石墨，室溫下攪拌0.5～3小時，得反應液；

(2)將與氫氧化鈉摩爾比為1∶0.1～5的乙酸鋅溶液加入上述反應液中，在50℃～90℃下反應2～6小時，將混合液真空抽濾，濾渣在60℃～120℃下烘干即得。

所述步驟(1)中的氫氧化鈉溶液濃度為0.1～1mol/L。

所述步驟(2)中的乙酸鋅溶液濃度為0.1～0.5mol/L。

所述步驟(2)中的優選反應溫度為60℃，優選反應時間為3小時。

所述步驟(2)中的優選烘干溫度為60℃～80℃。

有益效果

(1)本發明氧化鋅顆粒能均勻分散于膨脹石墨表面，兩者間有較強的作用力，既避免了自身粒子的團聚，也有效防止了膨脹石墨片層的重堆積，結構上的優勢使其具有膨脹石墨的吸附功能和氧化鋅的光催化性能雙重作用；

(2)本發明的制備方法原料普通易得，成本低廉，制備過程簡單安全，在廢水處理領域中具有良好的應用前景。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1