[發(fā)明專利]一種石墨烯量子點(diǎn)/二維二氧化鈦及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810764123.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN109395709A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭小峰;王麗影;王宏波;郝晨偉;李力;程航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J21/18
• 分類號(hào): B01J21/18;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 重慶晶智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種石墨烯量子點(diǎn)/二維二氧化鈦是由石墨烯量子點(diǎn)與二維二氧化鈦溶膠組成，所述石墨烯量子點(diǎn)與二維二氧化鈦溶膠的體積比為1~12:1~8。本發(fā)明石墨烯量子點(diǎn)/二維二氧化鈦溶膠新材料有效地解決了二氧化鈦光生電子?空穴易復(fù)合，量子產(chǎn)率低的問題，顯著提高了光催化活性，可在自然光下對(duì)高濃度污染物進(jìn)行降解，尤其對(duì)甲基橙的降解率本發(fā)明20mg可使得50ml濃度為18mg/L的甲基橙2小時(shí)降解率可高達(dá)95.7%，是市面上商用P25的2.78倍，本發(fā)明材料分散性好，使用過程分布均勻，穩(wěn)定性好，放置8個(gè)月也未見團(tuán)聚現(xiàn)象，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單可行，值得推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦新材料，具體涉及一種石墨烯量子點(diǎn)/二維二氧化鈦及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，由于經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，環(huán)境污染已經(jīng)成為全世界普遍關(guān)注的問題。自1972年，F(xiàn)ujishima A等發(fā)現(xiàn)用二氧化鈦?zhàn)鲭姌O能夠光解水制氫以來,一些具有光催化性能的材料被認(rèn)為是解決環(huán)境污染問題的高效途徑之一。在各種光催化劑中，納米二氧化鈦具有光催化活性高、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),且在自然光的激發(fā)下能夠?qū)⒁恍┒拘源蟆⑸镫y降解的有機(jī)污染物徹底氧化無毒的無機(jī)物質(zhì)，例如二嗯英，因而被認(rèn)為是最有前景的光催化劑之一。然而，納米二氧化鈦存在光生電子和空穴容易復(fù)合，量子產(chǎn)率低的缺陷，限制了它的催化活性。

中國(guó)發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201711315294.7)公開了一種石墨烯量子點(diǎn)嵌入多孔二氧化鈦材料的制備方法。方法工藝復(fù)雜，需高溫高壓煅燒，使用了甲醇等有毒有害試劑，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。且該方法應(yīng)用于電池領(lǐng)域，未在光催化方向應(yīng)用。

中國(guó)發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201710334908.X)公開了一種石墨烯量子點(diǎn)敏化海膽狀二氧化鈦光催化材料的制備方法。方法同樣比較復(fù)雜，使用了氫氟酸、氫氧化鈉等環(huán)境不友好試劑，易造成二次環(huán)境污染。

就目前看來，石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦復(fù)合材料存在以下幾個(gè)問題，影響其應(yīng)用和工業(yè)化生產(chǎn)，其一，目前常規(guī)的制備方法需要高溫高壓環(huán)境，制備工藝尚需酸堿及有毒有害的試劑輔助，易對(duì)環(huán)境造成二次污染，不利于工業(yè)化生產(chǎn)和利用；其二，制備石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦復(fù)合材料的方法尚未完善，就現(xiàn)有的技術(shù)來看，大多使用固體方法高溫灼燒制備，石墨烯量子點(diǎn)不易混合均勻。而液體方法制備過程中，石墨烯與二氧化鈦溶液混合后易于發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，反而會(huì)降低其催化活性，故如何在低溫條件下將石墨烯和二氧化鈦復(fù)合均勻制備出長(zhǎng)期穩(wěn)定的復(fù)合材料仍舊是目前一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)；其三，在低溫條件下制備的復(fù)合材料大多晶型成長(zhǎng)不好，催化活性低的特點(diǎn)，如何在降低能耗的條件下簡(jiǎn)易地制備出高活性的石墨烯量子點(diǎn)/二氧化鈦復(fù)合材料，為工業(yè)化做準(zhǔn)備，是目前存在的又一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明第一個(gè)目的在于提供一種催化活性高的石墨烯量子點(diǎn)/二維二氧化鈦新材料。

本發(fā)明第二個(gè)目的在于提供上述石墨烯量子點(diǎn)/二維二氧化鈦的制備方法。

本發(fā)明第三個(gè)目的在于提供一種光降解有機(jī)環(huán)保涂料。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種石墨烯量子點(diǎn)/二維二氧化鈦，其特征在于：它是由石墨烯量子點(diǎn)與二維二氧化鈦溶膠組成，所述二維二氧化鈦溶膠含有二氧化鈦晶粒，所述二氧化鈦晶粒在衍射角度2θ為8.78°±0.2°、26.66°±0.2°、38.80°±0.2°、46.75°±0.2°、58.07°±0.2°處有衍射峰。

發(fā)明人在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，上述二維二氧化鈦溶膠與石墨烯量子點(diǎn)水溶液混合后制得的本發(fā)明石墨烯量子點(diǎn)與二維二氧化鈦溶膠復(fù)合物體系不團(tuán)聚、分散性好，光催化活性高。

本發(fā)明二維二氧化鈦溶膠中的二氧化鈦晶粒由單個(gè)正方形晶體，堆積成二維納米片結(jié)構(gòu)的晶型，長(zhǎng)度為250～400nm，寬度為135～250nm。本發(fā)明二氧化鈦溶膠中存在的二氧化鈦晶粒結(jié)構(gòu)使得光催化活性面暴露更多、進(jìn)一步提高了其光催化活性。