[發明專利]一種石墨烯/銀/介孔二氧化鈦納米復合光催化劑及其制備工藝

在審

• 申請號: 201610267756.1
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105771980A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 李銘;李佑稷;陳飛臺
• 申請（專利權）人: 吉首大學
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/32;C02F1/72;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

1.一種石墨烯/銀/介孔二氧化鈦納米復合光催化材料的制備工藝，其包括：

(1)將氧化石墨烯還原為石墨烯，并溶于有機溶劑中，形成石墨烯溶液；

(2)將硝酸銀溶液加入到石墨烯溶液中，均勻混合，得到石墨烯/銀溶液；

(3)將十六烷基三甲基溴化銨溶于有機溶劑中，得到溶液A；再將鈦酸酯(優選鈦酸四 正丁酯)溶解至有機溶劑中，形成均勻透明溶液B；將溶液B通過恒壓滴液漏斗均勻緩慢的 滴加至溶液A中(例如控制滴速在0.5～5秒/滴)，形成透明溶液C；將硝酸溶液緩慢滴加入 到溶液C中，形成無機物鈦前驅體溶液E；待滴加完后，升溫使得在敞開的容器中無機物鈦 前驅體溶液E中的有機溶劑逐漸蒸發，形成穩定透明略帶黃色的溶膠F；待溶膠形成初始階 段，將已配置好的石墨烯/銀溶液，通過恒壓滴液漏斗緩慢的加入到溶膠F中，并不斷的攪拌； 滴加完后，繼續攪拌使多余的有機溶劑蒸發，最后形成復合凝膠；

(4)將得到的凝膠置于真空干燥箱中干燥，然后在氮氣惰性氣體保護下煅燒(例如在管 式爐中)，即得到石墨烯/銀/介孔二氧化鈦納米復合光催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備工藝，其中，有機溶劑選自醇類溶劑，優選無水乙醇。

3.根據權利要求1或2所述的制備工藝，其中，原料氧化石墨烯:硝酸銀:十六烷基三甲 基溴化銨:鈦酸丁酯的重量比范圍是1～12:9～15:40～600:200-3000，優選 3～10:11～14:100-200:500～1000。

4.一種石墨烯/銀/介孔二氧化鈦納米復合光催化材料的制備工藝，其包括：

(A)將氧化石墨烯(GO)加入到無水乙醇中，在密封條件下，超聲波處理(例如10-60 分鐘，優選約30min)，使GO完全溶解于無水乙醇之中，然后將硼氫化鈉(NaBH₄)加入 到GO/無水乙醇懸浮液中，室溫下攪拌直到有黑色沉淀物生成，并在黑色物質不再增加后， 再通過微孔過濾膜將此溶液進行抽濾，并用去離子水進行多次洗滌，得到純的石墨烯(GR) 濾餅，最后，將得到的濾餅再次溶解于無水乙醇中，用超聲波處理使其完全溶解，形成石墨 烯溶液，備用；

(B)將硝酸銀溶解于去離子水中，形成硝酸銀溶液，備用；

(C)量取硝酸銀溶液，加入到石墨烯溶液中，再攪拌使其與石墨烯溶液均勻混合在一 起，得到石墨烯/銀溶液，備用；

(D)在30-60℃的恒溫水浴溫度下，按1：3～10的重量比將十六烷基三甲基溴化銨和 無水乙醇混合攪拌均勻，得到溶液A；

再按1：1.5～3的體積比將鈦酸丁酯溶解至無水乙醇溶劑中，形成均勻透明溶液B；

將溶液B通過恒壓滴液漏斗均勻緩慢的滴加至溶液A中(A:B體積比＝1：2～6)，控制滴 速在(例如控制滴速在0.5～5秒/滴)，形成透明溶液C；

按體積比40-60:1現配無水乙醇和去離子水的混合溶液，再用濃硝酸溶液調節混合溶液的 pH值在2.5-3.5，優選約3.0，形成溶液D；

再按照C：D體積比＝1：0.5～2將D溶液緩慢滴加入到溶液C中(例如控制滴速在0.5～5 秒/滴)，形成無機物鈦前驅體溶液E；

待滴加的溶液加完后，升高水浴溫度到50-70℃，優選約60℃，在敞開的容器中使無機 物鈦前驅體溶液E中的無水乙醇溶液逐漸蒸發，形成穩定透明略帶黃色的溶膠F；

待溶膠形成初始階段，將已配置好的石墨烯/銀溶液，通過恒壓滴液漏斗緩慢的加入到鈦 的溶膠F中(例如控制滴速1秒每滴)，并不斷的攪拌，均勻的混合；

滴加完后，繼續在50-70℃，優選約60℃下，攪拌使多余的無水乙醇溶劑蒸發，最后形 成復合凝膠；

將得到的凝膠置于真空干燥箱中50-90℃，優選約70℃干燥2-6小時，優選約4小時， 最后，在管式爐中，在氮氣惰性氣體保護下400-600℃，優選約500℃煅燒1-5小時，優選約 2小時，即得到石墨烯/銀/介孔二氧化鈦納米復合光催化劑；

在上述方法中，原料氧化石墨烯:硝酸銀:十六烷基三甲基溴化銨:鈦酸丁酯(鈦酸四正丁 酯)的重量比范圍是1～12:9～15:40～600:200-3000，優選3～10:11～14:100～200:500～1000。