[發明專利]微波法制備石墨烯/磷酸銀光催化納米復合材料

有效

• 申請號: 201610004885.1
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105664985B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 李鎮江;邵健;張猛;范曉彥;孟阿蘭
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發明公開了一種以氧化石墨烯、硝酸銀和磷酸氫二鈉為原料，采用微波輔助還原制備石墨烯/磷酸銀光催化納米復合材料的新方法。其主要步驟是：1)將氧化石墨烯溶于水并超聲剝離；2)將制得的氧化石墨烯溶液與其它兩種反應組分混勻后置于微波反應儀中進行微波輻照。所得石墨烯/磷酸銀光催化納米復合材料由石墨烯片與磷酸銀納米球組成，磷酸銀納米球附著于石墨烯片表面。本發明的優點是原料來源廣泛，不需要輔助試劑，工藝過程簡單，反應條件溫和，反應周期短，制備效率高，適合大量制備。所制備的石墨烯/磷酸銀納米復合光催化劑具有優異的光催化性能，以其為催化劑，在光強度為3600lux的模擬日光照射下降解甲基橙溶液8min，甲基橙的降解率可達到98％。

技術領域

本發明屬于納米復合材料制備及光催化技術領域。

背景技術

伴隨著工業飛速發展，環境污染和能源緊缺等問題變得日益嚴峻。廢水、廢氣排放造成的污染嚴重影響了人們的生活質量，甚至威脅著人類的生存，能源短缺則必然抑制經濟發展和社會進步。因此，治理污染和提高可再生能源的利用成為近年來科技工作的重要努力方向。納米光催化技術由于設備簡單、操作易實現，可利用太陽能，且無毒無害、無二次污染等突出優點，成為公認的在能源和環境領域具有廣闊應用前景的綠色技術，是治理環境污染的重要手段。目前應用的主要是以二氧化鈦、氧化鋅等為代表的寬帶隙納米半導體光催化劑，由于其光吸收要位于紫外光區，導致太陽能利用率低。因此，開發新型高效的納米光催化劑具有重要應用意義。

近年來，人們在研究中發現，磷酸銀在可見光照射下具有很強的氧化能力，能夠有效地光解水或者迅速降解水中的有機污染物，使其成為備受關注的可見光催化劑。但磷酸銀穩定性差，易發生光腐蝕，導致其使用壽命短。石墨烯具有優異的電子受體和傳輸通道，將其與磷酸銀復合后，當復合物受到光照時，磷酸銀受到激發而從價帶進入導帶的電子就會迅速遷移到石墨烯表面，并在石墨烯表面發生光催化反應，從而有效抑制光成光生電子-空穴對的復合，減弱光腐蝕，顯著提高磷酸銀的光催化效率和重復利用性能，文獻報道證實了這一點[B.Chai,J.Li and Q.Xu.Reduced Graphene Oxide Grafted Ag₃PO₄Compositeswith Efficient Photocatalytic Activity under Visible-Light Irradiation[J].Ind.Eng.Chem.Res.2014,53,8744-8752.]。

發明專利CN201210437447.6以牛血清蛋白為形貌控制劑，采用化學沉淀法制備了磷酸銀納米球/石墨烯復合材料，以其為光催化劑，150瓦氙燈為光源，60min可將濃度為52ppm的羅丹明B溶液完全降解；發明專利CN201210085277采用水熱法制備了磷酸銀/石墨烯納米復合材料，以其為光催化劑，在可見光照射下能夠有效降解染料羅丹明B和亞甲基藍；發明專利CN201310540124.4采用光輔還原法制備了磷酸銀/石墨烯納米復合材料，其以為光催化劑，在可見光照射下可有效降解羅丹明B。但上述發明有的原料相對復雜，反應時間較長；有的反應條件不溫和，需要高溫、高壓；有的制備步驟繁瑣，不利推廣。另外，上述發明僅探討了所制備材料對文獻報道相對容易降解的堿性染料羅丹明B和亞甲基藍的光催化降解情況， 未應用于結構比較穩定，相對難降解的其它污染物，如偶氮類染料等的光催化降解。因此，開發簡單、快速、環境友好的制備石墨烯/磷酸銀納米復合光催化劑的新方法，拓寬其應用范圍具有重要的應用意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低成本，高效率制備在模擬日光下具有優異光催化性能的石墨烯/磷酸銀光催化納米復合材料的新方法。

本發明的上述目的是通過如下技術方案得以實現的：

(1)將氧化石墨溶于去離子水中，并在超聲功率為300W～500W的條件下超聲處理2h，得到濃度為1.5g·L^-1的氧化石墨烯水溶液A；