[發明專利]一種以（001）活性面為主的CuO/TiO2/石墨烯復合光催化劑及制備方法

有效

• 申請號: 201410671340.7
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104492435A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 胡宏韜;張麗琴
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;C02F1/32
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;馬文峰

技術領域

本發明屬于納米光催化材料制備技術領域，具體涉及一種以（001）活性面為主的CuO/TiO₂/石墨烯復合光催化劑及制備方法。

技術背景

TiO₂因其化學穩定性高、耐光腐蝕且具有較大的禁帶寬度(Eq=3.2eV)、光催化活性高，無毒、成本低等優點，所以對TiO₂的光催化研究最為活躍。但由于受到禁帶寬度的影響，TiO₂只能吸收紫外光，并且太陽光中的紫外光很少，所以TiO₂對太陽光的利用率較低，因此研發在可見光下具有較高太陽光利用率的材料是目前研究的重點。

由于廣泛的實際應用性和基本原理重要性,可控合成具有高百分率活性面的銳鈦相Ti0₂納米晶受到人們越來越多的關注。理論計算和實驗數據表明,銳鈦相Ti0₂的(001)晶面比熱力學穩定的(101)晶面展現更強的反應活性。此外,許多文獻也說明暴露(001)高能面的TiO₂體在多種應用領域中(如光催化劑,鋰電池等)展現更有價值的應用前景。

由于石墨烯材料所具有的優良的導電率、力學性能、熱化學穩定性及巨大的表面積等優點使得它用于TiO₂的修飾倍受青睞。研究表明，石墨烯因其卓越的電學性質,能夠有效地分離Ti0₂光照后生成的電子-空穴對，進而提高其光催化效率。

以往制備的光催化復合體系主要為二元復合體系，?而最近幾年，兩組分共摻雜?TiO₂制備三元復合光催化劑的研究迅速發展,?三組分的協同效應使三元復合光催化劑表現出比純?TiO₂和二元復合光催化劑更高的光催化活性。

但將暴露{001}面的Ti0₂與石墨烯和CuO結合制備的復合光催化劑未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以（001）活性面為主的CuO/TiO₂/石墨烯復合光催化劑及其制備方法。

本發明的技術方案

一種以（001）活性面為主的CuO/TiO₂/石墨烯復合光催化劑，由以（001）活性面為主的CuO/TiO₂和石墨烯復合而成，按質量比計算，以（001）活性面為主的CuO/TiO₂：石墨烯為100：10。

上述的一種以（001）活性面為主的CuO/TiO₂/石墨烯復合光催化劑的制備方法，具體包括如下步驟：

（1）、將Cu(NO₃)₂、鈦酸四丁酯和HF混合加入到反應釜中，在180℃的干燥箱中加熱24h，隨后在空氣中自然冷卻至室溫，然后控制轉速為4000r/min離心5min，收集到的白色沉淀依次用乙醇和水洗滌三次后，浸泡到0.1M的NaOH溶液中30min，然后過濾，所得的濾餅用水洗滌至中性，最后在40℃干燥得到以（001）活性面為主的CuO/TiO₂白色粉末；

上述所用的Cu(NO₃)₂、鈦酸四丁酯和HF的量，按Cu(NO₃)₂：鈦酸四丁酯：HF為0.0137g:5ml:0.8ml的比例計算；

（2）、將天然石墨采用Hummer's化學法進一步氧化得到石墨氧化物，然后將石墨氧化物加入到無水乙醇中超聲剝離2h，得到分散均勻的石墨氧化物的分散液；

??????????所用的石墨氧化物和無水乙醇的量，按石墨氧化物：無水乙醇為3mg:5ml的比例；

（3）、將步驟（1）所得的以（001）活性面為主的CuO/TiO₂白色粉末加入到步驟（2）所得的石墨氧化物的分散液中，攪拌3h后放入100ml聚四氟乙烯反應釜，然后控制溫度為120℃進行反應3h，得到的反應液抽濾，所得的濾餅用去離子水洗滌至中性為止后，控制溫度為40℃下干燥12h，即得以（001）活性面為主的CuO/TiO₂/石墨烯復合光催化劑；

所用的以（001）活性面為主的CuO/TiO₂白色粉末和石墨氧化物的分散液的量，按質量比計算，以（001）活性面為主的CuO/TiO₂白色粉末：石墨氧化物為100：10的比例計算.

本發明的有益效果