[發明專利]一種降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑

在審

• 申請號: 201810443914.3
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108686637A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 徐亮;劉金庫;占明軍;詹曉芳;王鳳蕊
• 申請（專利權）人: 上海澤銘環境科技有限公司
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J35/00;C02F1/30;C02F101/30
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本發明屬于環境科學技術領域，具體涉及一種降解有機污染物的石墨烯基復合催化劑、制備方法及其在環境領域中的應用。本發明以石墨烯為載體，利用其表面積大，表面活性高的特點，在其表面原位負載銳鈦型納米二氧化鈦，制備一種降解有機污染物的石墨烯基復合催化劑。該納米復合催化劑具有結構穩定性高，易回收，催化活性好等優點，在降解水體中有害物質領域具有潛在的應用價值。

技術領域

本發明屬于環境科學技術領域，具體涉及一種降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑及其制備方法。

背景技術

能源與環境是當今世界的兩大熱點問題。生活中的水體污染、空氣污染等時刻都在威脅人們的健康，水體中的有害有機物，家具和涂料中釋放的醛類、酚類、醇類等有害物質對人們健康的傷害受到高度重視。如何減少污染，保護環境成為全世界共同關注的問題，具有降解有害有機物的高效光催化劑及其制備方法成為環境科學技術領域研究的熱點。銳鈦型納米二氧化鈦以其出色的生物相容性，安全無毒和突出的光催化性能而受到眾多關注。但是不足之處在于銳鈦型納米二氧化鈦的粒徑太小，在使用過程中容易發生團聚現象，同時，銳鈦型納米二氧化鈦的有效回收極為困難。

本發明針對現有銳鈦型納米二氧化鈦及其復合產物使用過程中存在的不足，創造性的提出了降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑。該方法著眼于提高銳鈦型納米二氧化鈦的催化性能和使用效率，同時大幅度提高納米復合催化劑的回收率。由于本方法所制備的石墨烯的獨特的大比表面積，可以使得銳鈦型納米二氧化鈦更易在其表面原位生長，有效解決了由于銳鈦型納米二氧化鈦粒徑太小而引起的團聚，提高了銳鈦型納米二氧化鈦的催化性能。

發明內容

本發明的目的在于提出一種降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑及其制備方法，獲得催化性能優越，便于回收利用的一種新型納米復合光催化劑，解決現有銳鈦型納米二氧化鈦或者銳鈦型納米二氧化鈦復合催化劑催化效果不理想且難于回收的問題，同時有效降低納米二氧化鈦的使用量，提高催化劑的使用效率，降低有機污染物的治理成本。本發明提出一種降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑及其制備方法，其具體步驟為：A.將石墨烯粉體均勻分散在Ti(SO₄)₂水溶液中；B.向上述體系中逐滴加入85wt％的乙二胺，調節體系的pH值在7.0到8.0范圍內；C.室溫下高速攪拌1～5小時后，將分散體系抽濾、洗滌多次，將沉淀在90-100℃下烘干；D.烘干后的粉體氮氣保護下300℃煅燒2小時，獲得一種降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑。

本發明中的一種降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑，石墨烯和二氧化鈦納米粉體的質量比為1:1～1:100。

本發明中的Ti(SO₄)₂水溶液濃度為0.1～1mol/L。

本發明使用的石墨烯來自市售產品，要求產品的比表面積大于1000m²/g，純度不小于95％。

本發明具有如下優點：

1、本發明提出在石墨烯的表面通過原位生長負載銳鈦型納米二氧化鈦。大幅度的提高了銳鈦型納米二氧化鈦的催化性能，石墨烯/銳鈦型納米二氧化鈦納米復合催化劑的催化性能相較于純銳鈦型納米二氧化鈦催化劑催化效率可以提高150％以上，在達到同等催化效果的前提下，催化劑用量可以節約33.33％以上，具備很強的工業可行性。

2.本發明制備的新型納米復合催化劑中，作為載體的是大比表面積的石墨烯，使復合催化劑更易于回收再利用，催化劑的回收率高達95％以上。

3.本發明制備的一種降解水體中有機污染物的石墨烯基復合催化劑所使用的石墨烯粉體及銳鈦型納米二氧化鈦均安全無性，且具有良好的物理化學性質，不會造成環境污染。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步的說明。