[發(fā)明專利]一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710023869.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN106693946A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐前進(jìn);劉坤吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西德弘新材料有限公司
• 主分類號(hào): B01J21/18
• 分類號(hào): B01J21/18;C02F1/30;B01D53/86
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合可見光催化劑的制備方法，特別涉及一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體納米TiO₂因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒和能有效去除大氣和水中的污染物而成為解決能源和環(huán)境問(wèn)題的理想材料,并引起了各國(guó)研究者廣泛的興趣。TiO₂用途很廣，能夠把多種有機(jī)污染物光催化降解為無(wú)毒的小分子化合物,如水、CO₂、無(wú)機(jī)酸等；去除溶液中的重金屬離子，將其還原為無(wú)毒的金屬；光解水為H₂和0₂來(lái)獲取氫能；應(yīng)用于太陽(yáng)能電池把太陽(yáng)能有效轉(zhuǎn)換為化學(xué)能。但是TiO₂是寬禁帶(E＝3.2eV)半導(dǎo)體化合物，只有波長(zhǎng)較短的太陽(yáng)光能(λ<387nm)才能被吸收，而這部分紫外線(300-400nm)只占到達(dá)地面上的太陽(yáng)光能的4％-6％，太陽(yáng)能利用率很低。而可見光卻占了太陽(yáng)光能總能量的45％，因此縮短催化劑的禁帶寬度使吸收光譜向可見光擴(kuò)展是提高太陽(yáng)能利用率的技術(shù)關(guān)鍵。上述問(wèn)題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑的制備方法，解決縮短催化劑的禁帶寬度使吸收光譜向可見光擴(kuò)展來(lái)提高太陽(yáng)能利用率的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟(1)取氧化石墨烯分散于醇水溶液中，將混合好的分散溶液超聲一段時(shí)間；(2)超聲結(jié)束后，向溶液中邊攪拌邊緩慢滴加TiCl₄溶液；(3)滴加完畢后，將溶液繼續(xù)磁力攪拌一段時(shí)間；(4)結(jié)束攪拌后，將溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在烘箱中加熱反應(yīng)，待冷卻、過(guò)濾、洗滌、干燥后得到具有可見光響應(yīng)的光催化劑。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的醇為乙醇。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中醇水溶液乙醇與去離子水的體積比為1:5-1:1。

優(yōu)選地，所述步驟(1)所用的氧化石墨烯質(zhì)量與醇水溶液質(zhì)量比為1：200000-1：1000。

優(yōu)選地，所述步驟(1)取氧化石墨烯分散于醇水溶液中，將混合好的分散溶液超聲0.5-2h。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中氧化石墨烯質(zhì)量與TiCl₄溶液質(zhì)量之比為1：10-1：100。

優(yōu)選地，所述步驟(3)滴加完畢后，將溶液繼續(xù)磁力攪拌1-5h。

優(yōu)選地，所述步驟(4)中水熱反應(yīng)時(shí)溫度為105℃-150℃，反應(yīng)1-10h。

本發(fā)明還提供一種由上述制備方法制備得到的石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑。

本發(fā)明還提供一種由上述所述的石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑的應(yīng)用，所述石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑用于在可見光下催化降解大氣或水中的污染物，該催化劑可被廣泛的應(yīng)用于污水處理以及空氣凈化中。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：本發(fā)明提供一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑的制備方法，在水熱反應(yīng)過(guò)程中，乙醇將氧化石墨烯還原為石墨烯，同時(shí)在石墨烯的表面原位反應(yīng)生成氧化鈦小顆粒，形成石墨烯與氧化鈦的復(fù)合光催化劑。石墨烯的存在一方面將復(fù)合光催化劑的吸收光譜拓展到了可見光；另一方面石墨烯有利于光生電子空穴對(duì)的分離，從而提高了光催化效率。

本發(fā)明制備復(fù)合可見光催化劑工藝簡(jiǎn)單，所用原料市場(chǎng)上容易購(gòu)買，而且價(jià)格便宜，環(huán)保，解決了縮短催化劑的禁帶寬度使吸收光譜向可見光擴(kuò)展來(lái)提高太陽(yáng)能利用率的問(wèn)題，本發(fā)明制備的石墨烯/氧化鈦復(fù)合可見光催化劑可被廣泛的應(yīng)用于污水處理以及空氣凈化中。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為氧化鈦和實(shí)例1-4樣品光催化降解亞甲基藍(lán)溶液的效果對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。