[發明專利]一種鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201810107121.4
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108273489A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 喬秀麗;遲彩霞;田軍;喬家樂
• 申請（專利權）人: 綏化學院
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/03;B01J37/08;B01J37/10;C02F1/30;C02F101/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠的制備方法及其應用，它涉及一種氣凝膠及其應用。本發明的目的是要解決現有方法制備的二氧化鈦在可見光下催化活性差，粉體材料難于回收的問題。方法：一、制備氧化石墨烯溶液；二、制備鈰摻雜二氧化鈦；三、制備鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠。一種鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠用于降解含有苯酚的廢水。本發明制備的鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠可以在可見光照射下降解苯酚，降解3h后最大光降解率為90.6％，在地表水有機污染物降解中有著巨大的應用潛力。本發明可獲得一種鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠。

技術領域

本發明涉及一種氣凝膠及其應用。

背景技術

隨著我國工業化進程的加速，含有大量有機污染物的工業廢水排入河流，傳統的治理方法主要還是高溫焚燒、吸附，這些方法操作比較簡單，但是由于只是物理吸附或者簡單處理，沒有真正的分解有機污染物，不能夠完全消除有機污染物對環境的破壞，導致水質污染狀況日益嚴重。

近幾十年來，光催化降解有機污染物引起了人們越來越多的關注。光催化法的降解速度快，使用周期長，對有機污染物沒有選擇性，能耗很低，能夠徹底分解有機污染物。在眾多半導體光催化劑中，二氧化鈦納米材料由于具有化學性質穩定、無毒、光催化活性好及價格低廉的特點，已被廣泛應用于農藥廢水、染料廢水、含油廢水等各種廢水的處理。然而，二氧化鈦的禁帶較寬，只能吸收和利用太陽光的紫外線部分，因而不能有效地對太陽能進行利用；而且TiO₂被太陽光激發生成的電子-空穴對的復合率較高，使得光催化的量子效率偏低，這些問題一定程度上限制了其在實際中的應用。因此二氧化鈦納米材料的功能化、二氧化鈦納米復合材料制備的研究倍受人們的關注。

苯酚是地面水源水中最典型的一類有機污染物，廣泛存在于醫藥、石油化工、農藥、塑料、染料及城市煤氣等行業廢水中，進入水體后，氯化消毒時會產生三氯甲烷、氯酚等多種消毒副產物，對環境產生嚴重污染，極大危害人體健康，對苯酚進行降解具有重要的意義。

由于以上所述的二氧化鈦的特點，純二氧化鈦無法實現在可見光下降解苯酚。論文《鈰摻雜納米二氧化鈦可見光光催化降解苯酚性能》以Ce(NO3)₃摻雜改性后的納米TiO₂粉末作為光催化劑，實現了可見光下降解苯酚，降解率為35.8％。中國專利201110328973.4提供一種氮氟共摻雜二氧化鈦光催化劑的制備方法，將制備的催化劑用于降解雙酚A分子(BPA)，降解率為75.62％。以上研究制備的樣品均為粉體材料，存在回收再利用困難的問題，而且對酚的降解率仍然有待提高。

發明內容

本發明的目的是要解決現有方法制備的二氧化鈦在可見光下催化活性差，粉體材料難于回收的問題，而提供一種鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠的制備方法及其應用。

一種鈰摻雜二氧化鈦/石墨烯氣凝膠的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、制備氧化石墨烯溶液：

向氧化石墨中加入超純水，再在超聲功率為30kHz～60kHz下超聲1h～6h，得到棕褐色均勻的氧化石墨烯溶液；在離心速度為1000r/min～5000r/min下對棕褐色均勻的氧化石墨烯溶液離心3min～10min，取上層離心液，得到濃度為1.5mg/mL～3.5mg/mL的氧化石墨烯溶液；

步驟一中所述的氧化石墨的質量與超純水的體積比為(0.24g～0.64g):160mL；

二、制備鈰摻雜二氧化鈦：

①、在攪拌速度為500r/min～1000r/min下將鈦酸四丁酯加入到無水乙醇中，再在攪拌速度為500r/min～1000r/min下攪拌3min～8min，得到溶液A；

步驟二①中所述的鈦酸四丁酯與無水乙醇的體積比為(0.8～1.2):1；

②、將無水乙醇、超純水和六水合硝酸鈰混合，得到溶液B；