[發(fā)明專利]TiO2-rGO復(fù)合光催化劑的可見光光敏化制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310021130.9 | 申請日： | 2013-01-21 |
| 公開（公告）號： | CN103055838A | 公開（公告）日： | 2013-04-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 余火根;王蘋;王進;明廷森;余家國 | 申請（專利權(quán)）人： | 武漢理工大學(xué) |
| 主分類號： | B01J21/18 | 分類號： | B01J21/18;B01J37/34 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 崔友明 |
| 地址： | 430070 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | tio sub rgo 復(fù)合 光催化劑 可見光 光敏 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及GO的還原和TiO2-rGO復(fù)合光催化劑的可見光光敏化制備方法。
技術(shù)背景
當(dāng)前，全球正面臨著能源短缺、環(huán)境惡化和氣候變暖等問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，光催化具有光分解水制氫、光降解有機污染物和光還原二氧化碳等功能，因此光催化在解決能源問題、環(huán)境問題、溫室氣體處理等方面有重要的應(yīng)用前景。然而，以TiO2為代表的傳統(tǒng)光催化材料量子產(chǎn)率低，光生電子和空穴容易復(fù)合，大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。因此，目前面臨的難題是如何有效抑制電子-空穴對的快速復(fù)合，促進光生電子和空穴的有效分離，從而提高TiO2的光催化活性?？蒲腥藛T針對TiO2光催化劑中光生電子-空穴對極易復(fù)合的問題做出了一系列的改性措施，如貴金屬沉積和半導(dǎo)體耦合等。其中，用具有大比表面積和極好導(dǎo)電性的石墨烯來改性TiO2以增強其光催化性能成為一個重要的研究方向。
石墨烯是單層二維石墨結(jié)構(gòu)，具有大的比表面積，可明顯提高對各種有機物的吸附能力。此外，石墨烯還具有獨特的電子性質(zhì)，如高電子遷移率(250,000?cm2/(V??s))，有望在光催化過程中成為光生電子的有效載體。研究結(jié)果表明：用機械或物理剝離法很難大規(guī)模制備石墨烯，而溶液化學(xué)法可大規(guī)模制備分散性良好的GO。但由于化學(xué)法使用了大量的強氧化劑，使GO表面產(chǎn)生了大量的含氧官能團，導(dǎo)致其導(dǎo)電性明顯降低。如何把導(dǎo)電性能差的GO轉(zhuǎn)變?yōu)楦邔?dǎo)電性的rGO成為當(dāng)前國際研究領(lǐng)域中的重要課題之一。最近，許多學(xué)者利用各種還原方法，如化學(xué)還原法——使用某些還原劑(水合肼、硼氫化鈉、檸檬酸鈉和抗壞血酸等)和其他輔助手段等，能有效地把GO還原為rGO，以提高其導(dǎo)電性。然而，上述還原劑大都是有毒有害的，會對環(huán)境造成污染。因而，探索溫和、綠色、環(huán)境友好的GO還原方法成為當(dāng)前的研究熱點之一。據(jù)我們所知，目前還沒有發(fā)現(xiàn)在無需還原劑的條件下，通過染料光敏化原理來制備rGO和TiO2-rGO復(fù)合光催化劑的研究報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種在無需任何外加劑作為還原劑的情況下，以染料羅丹明B為光敏化劑通過可見光光照制備TiO2-rGO高活性光催化劑的合成方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：TiO2-rGO復(fù)合光催化劑的可見光光敏化制備方法，其特征在于包括有以下步驟：
1）將商業(yè)P25?TiO2在100-750℃熱處理0.5-5?h，得到熱處理的TiO2納米粒子；
2）將氧化石墨烯(GO)超聲分散于去離子水中形成均勻溶液，其中氧化石墨烯的濃度為0.001-2?wt%；
3）將2.5?mL濃度為1-50?mg/L羅丹明B溶液和步驟2)得到的10?mL?氧化石墨烯溶液混合，形成均勻溶液；
4）把步驟1)經(jīng)熱處理的1?g?TiO2納米粒子分散到步驟3)得到的氧化石墨烯和羅丹明B的均勻溶液中，攪拌均勻得到懸浮液；
5）把步驟4)制備的懸浮液在N2保護下用可見光照射10-300?min，得到的產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌3次后，于30-120℃真空干燥1-12?h，即得到TiO2-rGO復(fù)合光催化劑。
按上述方案，步驟1)?TiO2的熱處理溫度為350-600℃。
按上述方案，步驟1)?的TiO2熱處理時間為1-3?h。
按上述方案，步驟2)?氧化石墨烯的濃度為0.01-0.5?wt%。
按上述方案，步驟3)羅丹明B的濃度為5-20?mg/L。
按上述方案，步驟5)懸浮液的可見光照射時間為30-100?min。
按上述方案，步驟5)TiO2-rGO復(fù)合光催化劑的干燥溫度為50-80℃。
按上述方案，步驟5)TiO2-rGO復(fù)合光催化劑的干燥時間為4-8?h。
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