[發明專利]石墨烯復合光催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201910037499.6
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109731566A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 徐凱;王勝;尤勇;劉兆平
• 申請（專利權）人: 寧波石墨烯創新中心有限公司
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J23/14;B01J23/30;B01J23/22;B01J23/745;B01J23/75;C02F1/30;C02F1/28;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王文紅

本發明涉及光催化技術領域，提供了石墨烯復合光催化劑的制備方法。在第一方面，該方法包括：獲得石墨烯和第一化合物的中間復合物；采用有機酸鹽在第一預設條件下對中間復合物進行第一還原反應，以獲得復合光催化劑。在第二方面，該方法包括：采用有機酸鹽在第一預設條件下對第一化合物進行第一還原反應，以獲得第三化合物；在第二預設條件下對氧化石墨烯和第三化合物的混合物溶液進行第二還原反應，以獲得復合光催化劑。本申請將諸如TiO_2?x的光催化劑與石墨烯進行復合，從而獲得吸附性能更強、光生載流子分離效率更高的復合光催化劑。由于諸如甲酸鈉的有機酸鹽價格相對較為低廉，因此最終獲得的復合光催化劑成本較低，并且該制備過程安全系數較高。

技術領域

本發明涉及光催化技術領域，具體而言，涉及石墨烯復合光催化劑的制備方法。

背景技術

光催化技術作為一種十分有前景的環境污染處理技術而廣受環境科學工作者的關注。目前，TiO₂(二氧化鈦)半導體光催化技術是研究的重點方向，但由于TiO₂僅吸收太陽光中5％左右的紫外波段，嚴重制約了其在實際工程中的應用。因此，TiO₂表面改性是提高光催化活性的重要手段，現有技術中，帶有氧缺陷還原型的TiO₂可以明顯提高二氧化鈦的可見光響應范圍，然而采用現有技術的生產成本較高，還具有一定的安全隱患。另外，石墨烯作為一種獨特的二維晶體，與TiO₂形成復合材料，充分利用石墨烯的電子傳輸特性，可以有效地延長光生載流子的復合時間，提高量子效率。此外，石墨烯還具有較大的比表面積，在石墨烯的吸附作用和TiO₂的光催化作用協同下，進一步提高了石墨烯/TiO₂吸附降解有機物的性能。然而，采用現有技術獲得的石墨烯/TiO₂復合后的可見光催化效果提升并不明顯。

發明內容

本申請提供一種石墨烯復合光催化劑的制備方法，以在滿足制備過程成本低廉、安全的同時，顯著地提高光催化效果。

第一方面，本申請實施例提供了一種石墨烯復合光催化劑的制備方法，該方法包括：獲得石墨烯和第一化合物的中間復合物，其中，第一化合物為半導體化合物并具有光催化性能；采用有機酸鹽在第一預設條件下對中間復合物進行第一還原反應，以獲得復合光催化劑。

本申請的第一方面通過諸如水熱還原反應的還原反應獲得石墨烯和第一化合物的中間復合物，形成復合物的目的在于與石墨烯復合后的光催化劑具有較強的有機物吸附能力。然后，利用有機酸鹽在第一預設條件能夠分解生成的還原性氣體的原理，對中間復合物進行第一還原反應，最終獲得復合光催化劑。經驗證，所獲得的復合光催化劑具有較強的光催化性，并且，該復合光催化劑中由于復合了石墨烯，因此，具有較強的有機物吸附能力，從而能夠實現更優的催化降解效果。另外，由于諸如甲酸鈉的有機酸鹽價格相對較為低廉，因此最終獲得的復合光催化劑成本較低，并且該制備過程安全系數較高。

在第一方面的一些可選的實現方式中，獲得石墨烯和第一化合物的中間復合物，包括：將氧化石墨烯分散于水和乙醇中，加入第二化合物、分散并調節pH值，攪拌均勻后得到混合物溶液，其中，第二化合物為包含與第一化合物相同金屬離子的化合物。

在這種可選的實施例中，通過將氧化石墨烯分散于水和乙醇中并加入第二化合物、分散，能夠使氧化石墨烯和第二化合物充分地分散于乙醇溶液中。通過調節pH值，可以為接下來將進行的第二還原反應做準備。

在第一方面的一些可選的實現方式中，在得到混合物溶液之后，該方法還包括：在第二預設條件下對混合物溶液進行第二還原反應，取出反應物、洗滌并進行干燥處理，從而獲得中間復合物。

在這種可選的實施例中，采用第二還原反應能夠將氧化石墨烯至少部分地還原成石墨烯，并且能夠在反應中生成中間復合物，為進一步地反應做好準備。