[發明專利]一種石墨烯光催化劑的制備方法、產品及應用

在審

• 申請號: 202110880502.8
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113413913A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 楊珊珊;丁杰;劉冰峰;陳成新;孫漢鈞
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C02F1/30;C02F1/72;C02F1/76;C02F101/38
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 袁善民

本發明公開了一種石墨烯光催化劑的制備方法、產品及應用，屬于光催化劑技術領域，所述制備方法包括以下步驟：將氧化石墨烯加入水中并分散，得到氧化石墨烯分散液；向氧化石墨烯分散液中加入蒽醌?2?磺酸鈉得到復合溶液，之后加熱，得到水凝膠，然后洗滌、冷凍干燥即可；本發明制備得到的光催化劑具有較大的比表面積和孔徑，能夠富集水中的微污染物，同時具有較快的電子轉移速率和良好的太陽光吸收性能，對高鹽水體中的微污染物有非常好的凈化效果，尤其是對磺胺嘧啶的去除率可達到99％，在高鹽水體凈化等領域具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于光催化劑技術領域，具體涉及一種石墨烯光催化劑的制備方法、產品及應用。

背景技術

隨著經濟的快速發展以及人類對自身健康的重視，藥物和個人護理品(PPCPs)被廣泛使用，這些化合物無法被動物和人體完全吸收，經常隨糞便及尿液排出體外，導致水體中存在多種微污染物，如抗生素、鎮定劑、類固醇和內分泌干擾物等。其中抗生素的濫用是一個嚴峻的問題，抗生素會產生耐藥菌，威脅生態系統和人體的健康。如何高效去除水體中的抗生素是近年來的科學熱點問題，目前，去除抗生素的方法主要有生物法、化學氧化、物理吸附和高級氧化法。傳統的生物和物化方法存在反應條件苛刻、成本高，容易產生二次污染的缺點。

光催化技術能夠利用太陽能這一可再生能源，通過光催化材料表面產生活性物種高效降解污染物，光催化技術已成為應對環境污染的廉價、環保、高效技術。光催化的實際應用主要取決于光催化材料的性能，理想的光催化材料應該具有低成本、無毒、原料豐富、效率高、穩定性強、易分離可回收等優點。目前研究廣泛的光催化材料主要有金屬基半導體(TiO₂、ZnO、CdS等)，硫化物，貴金屬基等離子體材料(Au、Ag)和金屬有機配合物等。但由于光催化材料的量子效率低、太陽能利用不足等原因，大部分光催化材料仍需改進。因此，亟需開發低成本、高活性的光活性材料，以進一步提高光催化去除污染物的能力。

蒽醌-2-磺酸鈉(AQ2S)是一種常見的光敏劑，具有良好的光化學活性，并且成本低廉、化學性質穩定，能夠在太陽光照下在氯離子濃度高的水體中產生活性氯自由基和活性氧物種，但其水溶性和較低的量子產率限制了它在實際中的應用，如何將其通過非均相應用在水體中，并提高AQ2S活性，是研究者們關注的重點。石墨烯具有超高的比表面積、電子傳輸能力強，氧化石墨烯(GO)作為制備復合材料的前驅體，經過水熱法還原可以去除GO表面大量的含氧官能團，形成還原氧化石墨烯(rGO)，與GO相比，提高了比表面積，導電性上升且不溶于水，能夠負載功能化的有機物。但是目前尚未發現以蒽醌-2-磺酸鈉與氧化石墨烯為原料制備用于降解廢水中的微污染物的光催化劑的相關報道。

發明內容

為解決現有技術中的上述問題，本發明提供了一種石墨烯光催化劑的制備方法、產品及應用，將均相光催化劑進行異相光催化應用，以高效降解去除廢水中的微污染物。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供了一種石墨烯光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1：將氧化石墨烯加入水中并分散，得到氧化石墨烯分散液；

S2：向步驟S1得到的氧化石墨烯分散液中加入蒽醌-2-磺酸鈉得到復合溶液；

S3：將步驟S2得到的復合溶液加熱，得到水凝膠；

S4：將步驟S3得到的水凝膠洗滌、冷凍干燥后即得所述石墨烯光催化劑。

優選的，步驟S1中所述氧化石墨烯與水的質量體積比為(1～5mg)∶1mL。

優選的，步驟S1中所述分散為超聲分散，時間為30～150min。

優選的，步驟S2中所述加入蒽醌-2-磺酸鈉后還包括磁力攪拌的操作。

優選的，所述蒽醌-2-磺酸鈉與氧化石墨烯的質量比為(0.01～0.1)∶1。