[發明專利]一種可見光響應的降解聚丙烯酰胺的光催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201410296418.1
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104043463A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 邱鳳仙;榮新山;楊冬亞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/135
• 分類號: B01J27/135;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 談敏

技術領域

本發明屬于光催化劑技術領域，涉及降解聚丙烯酰胺的光催化劑，特別涉及一種可見光響應的降解聚丙烯酰胺的光催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

近幾十年來，光催化降解有機污染物引起了人們越來越多的關注。在眾多的光催化劑中，TiO₂是研究最為廣泛的一種半導體光催化劑。但是TiO₂作為一種寬禁帶材料，只能被波長較短的紫外光激發，這對于利用只有4%的紫外光含量的太陽光極為不利；此外，光激發TiO₂所產生的光生電子-空穴復合率高，導致光量子效率低，光催化性能不突出，使得在實際應用中受到限制，因此尋找可見光響應的催化劑，充分利用太陽光催化降解水中的有機污染物成為光催化領域的研究重點。

為了解決此類問題，人們制備了基于TiO₂的復合物。近年來，貴金屬納米粒子因具有表面等離子共振效應被應用到光催化降解有機染料等領域而成為研究熱點。其中以Ag及Ag/鹵化銀復合納米粒子為等離子體光催化劑的研究相對較多。AgBr不僅僅是間接半導體材料，還是一種可見光光敏材料，AgBr?在可見光區有明顯的吸收，把AgBr分別分散其他載體表面時，AgBr穩定性提高。

化學研究與應用，2014,?26(1):23-27，報道了以石墨烯為載體，通過化學沉積與光還原法制備了具有等離子體共振效應的Ag-AgBr?/?RGO?可見光催化劑以及光催化降解甲基橙溶液。結果表明，在可見光下甲基橙溶液的降解率達91%。但是該制備工藝復雜。

催化學報,2012,?33(7),?1209-1216,?報道了采用沉積-沉淀及光還原法制備了Ag@AgBr?等離子體光催化劑并應用于亞甲基藍的降解，?結果表明,亞甲基藍的降解率高達?96%,?但僅作為偶氮染料的降解，未涉及高分子材料的降解。

應用化學，2012，29（8）：942-947，報道了以氧化石墨和商業用二氧化鈦為前驅物，在150?℃水熱條件下制備二氧化鈦-石墨烯復合物和紫外光及可見光下的光催化亞甲基藍溶液模擬染料廢水，結果表明，該復合物的光催化性能較之商業用二氧化鈦有較大提高，但需要用到紫外光。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種可見光響應的光催化劑的制備方法。

本發明的一個目的，公開了可見光響應的降解聚丙烯酰胺的光催化劑的制備方法，先利用改進Hummers法制得氧化石墨烯，再經水熱法制得石墨烯，然后以石墨烯、二氧化鈦、溴源、銀鹽和氨水為原料，通過沉積-沉淀和光還原法以及高溫煅燒制備可見光響應的光催化劑；然后由此催化劑降解水溶液中的聚丙烯酰胺高分子。

本發明所述的改進Hummers法制得石墨烯，其制備步驟包括：

在燒杯中加入23.5mL濃H₂SO₄，于冰水浴中放置待溫度降至0℃，在攪拌條件下將1.2g石墨粉、0.6g?NaNO₃加入濃H₂SO₄中，然后緩慢加入3.5g?KMnO₄，保持冰浴條件攪拌1h；

混合物呈墨綠色，將體系升溫至35℃，繼續攪拌2h；

逐滴滴加48mL?H₂O，混合物逐漸為棕色，加水完畢后將其放在98℃油浴中，繼續攪拌30min，混合物顏色由棕色變為亮黃色，取出，再加入145mLH₂O和12mL?30%?H₂O₂，混合后離心分離，用質量分數5%的HCl對產物進行離心清洗，再用去離子水充分洗滌至中性，移至60℃恒溫干燥箱中干燥，研磨得到氧化石墨粉末。

取上述氧化石墨100mg加入100?mL水與乙醇的混合溶液中，經超聲和水熱反應制得石墨烯。

本發明的技術方案：一種可見光響應的降解聚丙烯酰胺的光催化劑制備方法，包括如下步驟：

A、將石墨烯、二氧化鈦和蒸餾水混合，得到的懸浮液于60~110Hz頻率下超聲20~150min，優選超聲頻率85Hz，優選時間120min，其中所述石墨烯的用量為二氧化鈦質量的1~40%，優選10%，所述蒸餾水的用量為二氧化鈦質量的10000~?40000?%，優選19400%；