[發明專利]一種復合光催化材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210343405.6
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102847536A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 陳德強;李洋;陳義群;何浩
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C02F1/72;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 邱興天

技術領域

本發明涉及復合光催化材料及其制備方法，具體涉及一種二氧化鈦光催化劑的制備和應用。

背景技術

已知以二氧化鈦為代表的光催化氧化技術具有無毒、催化活性高、氧化能力強、穩定性好、反應條件溫和、不產生二次污染、對低濃度污染物具有較好去除效果、運行費用低和有望利用太陽作為反應光源等一系列優點，是一種非常有發展前景的污染治理技術。使用由銳鈦礦型二氧化鈦組成的光催化劑處理污染物有著廣泛的應用。

然而，對于銳鈦礦型的二氧化鈦，需要400nm以下的紫外光進行激發。與此相對，在能夠成為激發光光源的太陽光和人工光中，含有比紫外線多得多的可見光線。但遺憾的是，對于上述二氧化鈦構成的光催化劑，可見光線可以說不能很好的利用，這成為其推廣使用的很大的障礙。克服這一障礙的有效途徑是對催化劑進行摻雜改良。另外，二氧化鈦一般以粉末態加入水中，粉末態二氧化鈦比表面積大、催化效率高，但在實際應用中難以將其與水分離，從而造成了催化劑的大量流失，且污染水質。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的不足，提供一種復合光催化材料，以實現提高二氧化鈦可見光吸收能力，提高其可見光催化活性，提高催化劑的回收效率及其重復利用率。本發明的另一目的是提供一種制備上述復合光催化材料方法。本發明還有一目的是提供一種上述復合光催化材料的應用。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種復合光催化材料，為γ-Fe₂O₃/SiO₂/GSs/TiO₂，其中，GSs的質量百分比為10~20%，γ-Fe₂O₃/SiO₂的質量百分比為10~15%，剩余為TiO₂。

優選：GSs的質量百分比為15~18%，γ-Fe₂O₃/SiO₂的質量百分比為12~14%。

該復合光催化材料，采用石墨烯提高二氧化鈦的可見光吸收率，同時摻入超順磁性γ-Fe₂O₃納米粉體，以改良二氧化鈦粉末的回收。制備方法包括：1）γ-Fe₂O₃/SiO₂的制備，2）石墨烯的制備，3）復合光催化材料γ-Fe₂O₃/SiO₂/GSs/TiO₂的合成。具體包括以下步驟：

（1）γ-Fe₂O₃/SiO₂的制備：將FeCl₂·4H₂O與FeCl₃·6H₂O以質量比為1：1~2混合溶于去離子水，升溫至60℃，控制pH9~11，攪拌3~4h，干燥后放入馬弗爐400~450℃煅燒0.5~1h，得納米γ-Fe₂O₃；將納米γ-Fe₂O₃與乙醇混合，超聲分散后加入正硅酸乙酯乙醇和濃氨水，攪拌6~8h后將所得顆粒烘干，得γ-Fe₂O₃/SiO₂；

（2）石墨烯（GSs）的制備：通過Hummers氧化法制得氧化石墨GO，將GO溶于無水乙醇超聲后加入NaBH₄，GO與NaBH₄質量比為1：2，然后攪拌1d后洗滌得到石墨烯GSs；