[發明專利]一種石墨烯增強的光催化梯度復合有機膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010152823.1
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111450896B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 潘育松;汪園青;李翱;秦秀龍;向妍蕾
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B01J31/26
• 分類號: B01J31/26;B01J35/06
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種石墨烯增強的光催化梯度復合有機膜，其特征在于：包括多層光催化層，每相鄰的兩層光催化層之間分別制備有中間增強層，其中的中間增強層由石墨烯/聚乙烯醇有機復合膜材料層構成，石墨烯/聚乙烯醇有機復合膜材料層中的石墨烯為經聚乙烯吡咯烷酮改性的石墨烯，每個光催化層分別由硫化銦/聚乙烯醇有機復合膜材料層或硫化銦鋅/聚乙烯醇有機復合膜材料層構成，由中間增強層實現電子遷移和力學強度增強作用；

所述石墨烯增強的光催化梯度復合有機膜的制備方法包括以下步驟：

（1）、利用聚乙烯吡咯烷酮對石墨烯改性得到改性的石墨烯，然后將適量的聚乙烯醇、水、改性的石墨烯混合制備得到石墨烯/聚乙烯醇混合溶液，備用用于制備中間增強層；

（2）、以適量的銦源或銦鋅源、聚乙烯醇為原料，加入水中配制得到銦源或銦鋅源與聚乙烯醇的混合溶液；接著將適量的硫源溶液加入至銦源或銦鋅源與聚乙烯醇的混合溶液中，制備得到硫化銦/聚乙烯醇混合溶液或硫化銦鋅/聚乙烯醇混合溶液，備用用于制備光催化層；

（3）、涂覆一層步驟（2）制備得到的硫化銦/聚乙烯醇混合溶液或硫化銦鋅/聚乙烯醇混合溶液，并使其平整，然后在-23℃~-27℃下冷凍8~12h，隨后在24℃~26℃下解凍6~8h，得到作為最下層光催化層的硫化銦/聚乙烯醇有機復合膜材料層或硫化銦鋅/聚乙烯醇有機復合膜材料層；

（4）、在步驟（3）得到的最下層光催化層上涂覆一層步驟（1）制備得到的石墨烯/聚乙烯醇混合溶液，并使其保持平整，然后在-23℃~-27℃下冷凍8~12h，隨后在24℃~26℃下解凍6~8h，從而在最下層光催化層上制備得到一層作為中間增強層的石墨烯/聚乙烯醇有機復合膜材料層；

（5）、在步驟（4）得到的中間增強層上再次涂覆一層步驟（2）制備得到的硫化銦/聚乙烯醇混合溶液或硫化銦鋅/聚乙烯醇混合溶液，并使其保持平整，然后在-23℃~-27℃下冷凍8~12h，隨后在24℃~26℃下解凍6~8h，從而在該層中間增強層上制備得到一層作為光催化層的硫化銦/聚乙烯醇有機復合膜材料層或硫化銦鋅/聚乙烯醇有機復合膜材料層；

（6）、將步驟（5）得到的產物進行清洗直至清洗液的pH值呈中性，然后再干燥至恒重，得到三層結構的光催化梯度復合有機膜；若需要層數大于3層的奇數層結構的光催化梯度復合有機膜，則按對應次數重復上述步驟（4）、（5）后，再將得到的產物進行清洗直至清洗液的pH值呈中性，然后再干燥至恒重，得到相應層數的光催化梯度復合有機膜。

2.根據權利要求1所述的一種石墨烯增強的光催化梯度復合有機膜，其特征在于：構成每層光催化層的硫化銦/聚乙烯醇有機復合膜材料層中，硫化銦和聚乙烯醇的質量比為1:5~1:50；或者構成每層光催化層的硫化銦鋅/聚乙烯醇有機復合膜材料層中，硫化銦鋅和聚乙烯醇的質量比為1:5~1:50。

3.根據權利要求1所述的一種石墨烯增強的光催化梯度復合有機膜，其特征在于：構成中間增強層的石墨烯/聚乙烯醇有機復合膜材料中，石墨烯和聚乙烯醇的質量比為1:1000~1:100，聚乙烯吡咯烷酮與石墨烯的質量比為1:1~1:10，由聚乙烯吡咯烷酮作為活性劑對石墨烯表面改性，使石墨烯易于與聚乙烯醇形成化學鍵結合。