[發(fā)明專利]一種非金屬和氧化石墨烯共摻雜輕質(zhì)光催化材料的制備工藝

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201611135810.3
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108607616A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 徐政;王巍;黃松濤;楊麗梅;程振;紀仲光;李巖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/00;C02F1/30
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

本發(fā)明公開了一種非金屬和氧化石墨烯共摻雜輕質(zhì)光催化材料的制備工藝。該制備工藝包括以下步驟：(1)配置氧化石墨烯水溶液并進行超聲分散，向其中加入硫脲、無水乙醇和乙酸，攪拌并用硝酸調(diào)節(jié)pH，得到溶液A；(2)取與步驟(1)中的無水乙醇相同體積的無水乙醇和與步驟(1)中溶液A相同體積的鈦酸丁酯混合均勻形成溶液B；(3)將溶液B滴加到溶液A中，均勻混合形成溶膠；(4)將空心微珠與所得溶膠均勻混合后，過濾，干燥，燒結(jié)得到輕質(zhì)光催化材料。本發(fā)明通過離子摻雜的方式提高光催化材料的光催化能力并通過負載方式實現(xiàn)材料的回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非金屬和氧化石墨烯共摻雜輕質(zhì)光催化材料的制備工藝，屬于光催化材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以二氧化鈦為代表的光催化技術(shù)在近年來取得了快速的發(fā)展，但是其在水處理應用方面仍然存在光催化效率和光催化劑的回收問題。同時純的二氧化鈦很難有好的光催化效果，通過各種改性方法可以提高二氧化鈦的光催化效果。非金屬摻雜是一種重要的方式，非金屬摻雜是指將非金屬元素摻雜到TiO₂晶格中，通過替代置換TiO₂少量晶格氧原子，進而擴展TiO₂光催化劑的光吸收范圍，提高其光催化活性。在非金屬離子摻雜中，硫脲摻雜的TiO₂因其具有優(yōu)越的光催化性能，近年來得到廣泛關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非金屬和氧化石墨烯共摻雜輕質(zhì)光催化材料的制備工藝，以制備得到高效的光催化材料。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種非金屬和氧化石墨烯共摻雜輕質(zhì)光催化材料的制備工藝，包括以下步驟：

(1)配置氧化石墨烯水溶液并進行超聲分散，向其中加入硫脲、無水乙醇和乙酸，攪拌并用硝酸調(diào)節(jié)pH，得到溶液A；

(2)取與步驟(1)中的無水乙醇相同體積的無水乙醇和與步驟(1)中溶液A相同體積的鈦酸丁酯混合均勻形成溶液B；

(3)將溶液B滴加到溶液A中，均勻混合形成溶膠；

(4)將空心微珠與所得溶膠均勻混合后，過濾，干燥，燒結(jié)得到輕質(zhì)光催化材料。

在所述步驟(1)中，氧化石墨烯水溶液的濃度為0.005g/mL～0.05g/mL，超聲時間為5～20min，超聲頻率為20～60kHz。

在所述步驟(1)中，pH控制在1.5～3.0；硫脲與氧化石墨烯水溶液的比為1～100g/L。

在所述步驟(1)中，氧化石墨烯水溶液與無水乙醇體積比為1∶8～1∶2；氧化石墨烯水溶液與乙酸體積比為5∶1～2∶1，攪拌時間為2～10min。

在所述步驟(3)中，溶液B的滴加速度為1～10mL/min。

在所述步驟(4)中，空心微珠為火力發(fā)電的副產(chǎn)品，粒度范圍為80～120微米，密度為0.7～0.9g/m²。由于空心微珠為電廠的副產(chǎn)品可以漂浮在水中，可以作為光催化材料的載體，將光催化劑涂覆在表面，從而利用空心微珠的密度小的特性，同時在制備光催化材料的時候利用硫脲和氧化石墨烯的共摻雜，制備高效的輕質(zhì)光催化材料。

在所述步驟(4)中，空心微珠與溶膠的混合濃度為0.5g/L～10g/L。

在所述步驟(4)中，干燥溫度為50～80℃，干燥時間2～5h；焙燒溫度為500～700℃，時間為2～4h。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明通過利用負載和離子摻雜的方式提高光催化材料的光催化能力和可回收性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。