[發明專利]一種晶須狀N-TiO2/RGO/硅藻土復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811641004.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109589921B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 鄭玉嬰
• 申請（專利權）人: 福建宸琦新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01J27/24
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

發明公開一種晶須狀N?TiO₂/RGO/硅藻土復合材料，以TiN為鈦源一步水熱制備氮摻雜的TiO₂，經調節GO添加量，使得N?TiO₂與GO分散液混合后在NaOH提供堿性水熱環境下沿GO褶皺方向生長成鈦酸鈉晶須，期間GO也被還原成RGO，再以HCl提供酸性水熱還原為晶須狀N?TiO₂，最后與硅藻土復合。調節晶須狀的N?TiO₂/RGO在硅藻土上的負載量，使N?TiO₂/RGO有效覆蓋在硅藻土表面及空隙周圍，達到最佳光催化活性，從而能夠增強復合材料性能，又不易發生團聚。且由于其形貌的特殊性不會將硅藻土孔道完全堵實，而不易影響硅藻土本身的吸附性和調濕性，大大優異了復合材料的性能。

技術領域

本發明屬于新型復合材料領域，具體涉及一種晶須狀N-TiO₂/RGO/硅藻土復合材料及其制備方法。

背景技術

硅藻土是由硅藻的單細胞藻類死亡后的硅酸鹽遺骸所形成的非金屬礦物質，一般為淺黃或淺灰色，質軟。由于硅藻土具有豐富的多孔結構、較大的比表面積和穩定的化學性質，因此將硅藻土用于室內內墻裝修中，必然發揮其多功能性。硅藻泥內墻涂料是以硅藻土為主要功能填料或同時利用納米材料改性的環保內墻涂料，它主要是以粉料形式銷售的，俗稱為硅藻泥。硅藻泥具有調節濕度、凈化空氣、防火阻燃、吸音降噪、保溫隔熱等多種功能。盡管硅藻泥涂料功能性優越，但也存在耐水性差、不耐擦洗、硬度不足、墻體易脫落等不足。

納米TiO₂因其優異的光催化活性、無毒耐化學腐蝕且無二次污染的特性，在污水處理、空氣凈化、環保建材等領域得到廣泛應用。但是純納米TiO₂的光生電子-空穴對很容易發生再次復合且其光催化活動只在紫外光照射下才能進行，因此需對其進行改性。石墨烯是碳原子以sp²雜化軌道成二維蜂窩狀晶格緊密堆積構成的扁平單層納米碳性晶體材料，由于其超高的導電性和比表面積以及優異的電子遷移率和光學性能使得其成為近年的研究熱點。由于不同材料的互補性，石墨烯/TiO ₂復合材料也成為熱點之一。由于石墨烯的存在改善了純TiO₂的電導率，延長其光生電子與空穴的壽命，且可調控其禁帶寬度，使其在光吸收中紅移，而提高TiO₂的光催化活性。但因納米TiO₂在使用中存在分散性差、易團聚等缺點，影響其實際的使用。因此通過將TiO₂負載在合適的載體上是解決其分散性差、易團聚等問題的有效方法之一。

硅藻土的表面有無數細孔，具有超強吸附功能，是非常好的載體材料。如將TiO₂負載于硅藻土表面，形成納米TiO₂包覆硅藻土復合材料，不僅可以充分利用硅藻土的高比表面積、強吸附特性，還能有效提高TiO₂ 光催化材料的光降解效率，做到優勢互補同時又擴大兩者的應用范圍。但如今大多數TiO₂/硅藻土復合材料由于TiO₂的形貌多為球狀或易團聚而堵塞住硅藻土的孔道，大大影響了硅藻土本身的吸附性和調濕性。因此，改善TiO₂的形貌或提高其在復合材料中的分散性有益于優異復合材料的性能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有TiO₂/硅藻土復合材料硬度低、機械性能差、光催化活性低且在復合過程中TiO₂易堵塞硅藻土孔道從而影響硅藻土本身的吸附性和調濕性的問題，提供一種晶須狀N-TiO₂/RGO/硅藻土復合材料的制備方法，該復合材料中TiO₂在石墨烯的協同作用下生長為晶須狀，不僅大大提高了復合材料的機械性能，且其在可見光下光催化活性高，在復合材料中分散性好又不易堵實硅藻土孔道，從而不易影響硅藻土本身的吸附性和調濕性能，大大優異了復合材料的性能。

為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：