CN103949278A - 氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO2光催化材料涂覆的铝制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，按以下步骤制得：采用美国化学会《纳米》期刊2010年第4卷4806-4814页公开的方法制备氧化石墨烯，加入去离子水，超声分散得氧化石墨烯分散液；分别加入六次甲基四胺和三氯化钛溶液，混均，水热反应，离心洗涤沉淀物，干燥，得氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；清洗、烘干需涂覆的铝型材；将复合光催化材料加入乙腈或甲基丙烯酸甲酯中，超声分散；分散液均匀喷涂于铝型材表面，烘干，得氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。该铝制品能够在室内照明光照射下产生光催化作用，净化室内空气，降解室内污染物。

Description

氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO2光催化材料涂覆的铝制品

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，涉及一种氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，在室内照明可见光照射下具有较强的光催化作用，这种铝制品上涂覆的光催化材料是新型的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料。 

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，装修业日益兴起，室内空气污染问题也日趋严重。人类有90%的时间是在室内工作和生活的，而其中60%左右的时间是在家里。世界上30%的新建和重修的建筑物存在有害于健康的室内空气污染，导致全世界每年有280万人直接或间接死于装修污染。室内空气污染最大的受害者是儿童、孕妇、老人和慢性病人，特别是儿童比成年人更容易受到室内污染的危害，这是因为儿童的身体正在成长过程中，呼吸量按体重比比成人高50%。因此，室内空气质量状况跟人们的健康密切相关，净化室内空气对于保障人们的身心健康具有重要意义。光催化材料在光的照射下，可以使吸附在光催化材料表面的氧气和水分子生成具有极强氧化性的自由基，这些自由基可降解对人体和环境有害的有机物及部分无机物，并且不会造成资源浪费与附加污染。铝制品由于良好的延展性、可塑性、铸造性、导热、导电和抗腐蚀性等特点，广泛应用于各个工业领域，例如轻工业、电气行业、机械制造业、电子行业和建筑行业。据统计，铝型材近半数应用在建筑行业，包括制作铝门窗、结构件、装饰板、幕墙铝板等。特别是应用于室内的铝制品在室内装饰材料中占有很大比例。因此，将光催化材料涂覆在铝制品表面，可以实现光催化降解室内污染物。

专利《金属基材表面光催化膜的电泳制备方法》（专利号ZL03102878.0，公告号CN1212182，公告日2005.07.27）公开了一种通过电泳方法在金属表面负载TiO₂光催化材料的方法，但该方法工艺较为复杂，需要一整套的电泳涂敷装置，并且在紫外光照射下才能发挥光催化分解污染物的作用，适用于室外光催化而不适于室内光催化。专利《纳米二氧化钛改性氟碳涂料及其制备工艺与应用》（专利号ZL200610031354.8，公告号CN100554343，公告日2009.10.28）公开了一种锐钛矿TiO₂和金红石相TiO₂混晶改性氟碳涂料的方法，随后将该涂料涂至铝合金板材表面，使其具有光降解能力，然而，由于加入的TiO₂粉体在涂料中的团聚，导致涂膜分布不均匀；另外，该改性涂料涂敷的铝合金板材只能在紫外光照射下才具有光催化作用，不适于室内光催化。专利申请《一种表面涂覆氮掺杂纳米二氧化钛薄膜的可见光响应自清洁氟碳铝单板》（申请号201210020937.6，公布号CN102587610，公布日2012.07.18）提供了一种表面涂覆N掺杂纳米TiO₂薄膜的可见光响应自清洁氟碳铝单板的方法，其制备方法为低温溶胶-凝胶法，然而，采用这种未经后续高温退火处理方法得到的N掺杂TiO₂结晶性低，晶体缺陷多，导致光生电子-空穴对在晶格缺陷处易复合，从而导致低的光催化活性，其在实际的光催化自清洁过程中必然效率低下，难以真正实现实际应用。

因此，寻找新型高效可见光响应的光催化材料并以简单工艺与铝制品相结合，将有效的解决室内空气污染问题。众所周知，石墨烯由于其非常良好的光电特性，在光催化领域有着重要的应用，石墨烯的引入使体系具有更高的污染物吸附能力，增强的电荷转移和分离能力。其中，氮掺杂石墨烯相比于未掺杂石墨烯：有更高的导电导热性能、更大的表面负载自由电荷密度、更强的氮氧化物有害气体吸附（化学吸附）。相比于二氧化钛，氮掺杂二氧化钛有极强的吸收边红移，能够最大化利用可见光。可以期待氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料将拥有极强的可见光光催化活性。 

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高效可见光光催化活性的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，能够净化室内空气、降解有机污染物。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，按以下步骤制备得到：

步骤1：采用美国化学会《纳米》期刊2010年第4卷4806-4814页公开的方法制备氧化石墨烯，称取8～80mg该氧化石墨烯，加入15～25mL去离子水，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；氧化石墨烯分散液中分别加入六次甲基四胺和三氯化钛溶液，混合均匀，再超声搅拌，然后在160～200℃的温度下，水热反应12～20小时，将沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤后，干燥，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；

步骤2：清洗、烘干需要涂覆的铝型材；

将0.05～0.15g步骤1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料加入15～25mL乙腈或15～25mL甲基丙烯酸甲酯中，超声分散，得分散液；

步骤3：将分散液均匀喷涂于烘干铝型材的表面，烘干，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

本发明具有光催化作用的铝制品以制作铝门窗、结构件、装饰板、幕墙铝板等的铝型材为基材，在基材上涂覆光催化活性远高于商用二氧化钛的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合材料。由于氮掺杂石墨烯相比于未掺杂石墨烯：有更高的导电性能和表面负载自由电荷密度；对一氧化氮、二氧化氮等有害气体的吸附除物理吸附外还存在着部分的化学吸附，更利于有害气体在石墨烯表面的吸附和分解，且相比于二氧化钛，氮掺杂二氧化钛有极强的吸收边红移，能够最大化利用可见光。因此氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料在有害气体和污染物方面的降解强于未掺杂石墨烯/TiO₂复合材料。在基材上涂覆复合材料时，不需复杂昂贵的设备，只需要氮气瓶、喷枪等简单的设备，将气瓶与喷枪连接后，利用气瓶提供的压缩气体将氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料料浆喷涂至铝材表面，特别适于形状复杂部件的涂覆制膜，同时适于大面积涂覆，涂覆均匀，涂膜厚度可控，可用于工业化大规模制膜。

附图说明

图1是制备本发明铝制品时的实施例1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料的X射线衍射谱图。

图2是制备本发明铝制品时实施例1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料的X射线光电子能谱全谱图。

图3是制备本发明铝制品时实施例1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料的X射线光电子能谱氮1s轨道精细谱图。

图4是制备本发明铝制品时实施例1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料的透射电子显微镜照片。

图5是制备本发明铝制品时实施例1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料和商用P25的紫外-可见吸收光谱图。

图6是实施例1、对比例1及空白例1浸入亚甲基蓝溶液并在模拟太阳光照射下光催化降解效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明具有光催化作用的铝制品，采用以下方法制得：首先通过一步水热法制备具有较强可见光光催化活性的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料，然后将该复合光催化材料分散在不同的粘合剂中，最后喷涂至经超声清洗后的铝制品表面，干燥处理，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。该铝制品的制备具体按以下步骤进行：

步骤1：采用美国化学会《纳米》期刊2010年第4卷4806-4814页（ACS Nano. 2010, 4(8): 4806-4814）公开的方法制备氧化石墨烯（GO），称取8～80mg该氧化石墨烯，加入15～25mL去离子水，超声分散1～1.5小时，得到氧化石墨烯分散液；将0.28～1.12g作为氮源的六次甲基四胺（HMT）和3.38～13.52mL作为钛源的三氯化钛溶液溶液分别加入氧化石墨烯分散液中，在磁力搅拌器上搅拌0.5～1小时，混合均匀，再超声搅拌（超声也是为了混合均匀，因为机械搅拌毕竟只能达到宏观程度混合均匀，而超声却能达到微观程度的一定混合）0.5～1小时，然后将溶液转入水热釜中，在160～200℃的温度下，水热反应12～20小时，将获得的沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤后，在50～70℃的温度下、真空干燥8～12小时，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；

步骤2：将需要涂覆的铝型材依次用丙酮、水、乙醇各超声清洗10～30min，随后放入烘箱中烘干；

取15～25mL乙腈或15～25mL甲基丙烯酸甲酯，然后加入0.05～0.15g步骤1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料，超声分散1～1.5小时，使该复合光催化材料分散均匀，得到分散液；

步骤3：将分散液用喷枪均匀喷涂于烘干铝型材的表面上；将喷涂完毕的铝型材放入烘箱中于110℃干燥以去除有机粘合剂，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

制备氮掺杂石墨烯的方法主要有高温热掺杂法、化学气相沉积法。专利《一种石墨烯、掺杂石墨烯或石墨烯复合物的制备方法》（专利号ZL201110306114.5，公告号CN102502593，公告日2013.07.10）公开了一种通过气相化学沉积法或液相浸渍法制备石墨烯、掺杂石墨烯或石墨烯复合物的制备方法，但制备过程中需要用高岭土、蒙脱土、蛭石、云母、水镁石和拟薄水铝石等片层状化合物作模板剂，且后处理过程中的酸洗会污染环境，制备工艺复杂、成本较高。专利《掺杂石墨烯及其制备方法》（专利号ZL200810113597.5，公告号CN101289181，公告日2010.09.01）公开了一种掺杂石墨烯的制备方法，但制备过程需要无氧环境、催化剂以及较高的温度，制备过程耗能较高。专利申请《一种氮掺杂石墨烯的制备方法及氮掺杂石墨烯》（申请号201310198845.1，公布号CN103274393，公布日2013.09.04）公布了一种氮掺杂石墨烯的制备方法，但在高温反应的同时还需要保护气氛，反应较为苛刻。专利申请《介孔状石墨型氮化碳/氮掺杂石墨烯复合材料及制备方法》（申请号201210526031.1，公布号CN102989497，公布日2013.03.27）涉及一种介孔状石墨型氮化碳/氮掺杂石墨烯复合材料及其制备方法，以超声的方式将二者复合，两步制备法使得制备过程较为繁复，且降低了催化剂与氮掺杂石墨烯的附着，极大的降低了催化活性。因此，以传统的高温热掺杂法和化学气相沉积法制备氮掺杂石墨烯时，只能以两步法制备，一步法制备时的高温会使得制备的二氧化钛光催化剂团聚相变，进而大幅降低材料的光催化活性。而制备高活性氮掺杂石墨烯光催化剂复合材料，只能采用一步法，且反应温度不能高。专利《水热法制备氮掺杂石墨烯材料的方法》（专利号ZL201110033478.0）、专利申请《一种氮掺杂石墨烯的制备方法》（申请号201310098028.9）、专利申请《氮掺杂石墨烯的制备方法》（申请号201110105466.4）、专利申请《一种氮掺杂石墨烯的水相制备方法》（申请号201210111329.6）和专利申请《具有超高储锂容量的氮掺杂石墨烯的制备方法》（申请号201310362785.2）都公布了低温氮掺杂的水热制备方法，但这些现有技术存在的问题是：以尿素等含氮有机物作为氮源和还原剂，对氧化石墨烯的还原能力较差，生成的产物其实质是还原的氧化石墨烯，以水合肼作为氮源和还原剂，虽然还原能力较强，但水合肼的毒性太强，危险系数增加，污染环境。且上述现有技术属于材料合成化学领域，侧重于氮掺杂石墨烯的合成，并没有考虑将氮掺杂石墨烯的优良性能应用于光催化领域。专利申请《一种制备P25/氮掺杂石墨烯复合材料的方法》（申请号201210419597.4）涉及一种制备P25/氮掺杂石墨烯复合材料的方法，将氧化石墨、商用P25和水合肼水热反应，但由于原料中以加入的就是商用二氧化钛，因此水热过程中不存在二氧化钛在石墨烯表面上的结晶生长附着，二氧化钛与石墨烯结合较弱，不能利用氮掺杂石墨烯高效的分离光生电子空穴，其实质并没有利用氮掺杂石墨烯的优异性能提高光催化活性，且商用P25的成本较高，水合肼有毒有害。专利申请《氮掺杂石墨烯复合半导体纳米粒子的光催化剂及制备方法》（申请号201310529630.3）公开了一种用于光催化分解水的半导体纳米粒子氮掺杂石墨烯复合物催化剂及其制备方法，以氮掺杂石墨烯为载体，钛酸四丁酯为原料，通过溶剂热法将TiO₂纳米粒子负载到氮掺杂石墨烯表面，虽然二氧化钛可以很好的附着在氮掺杂石墨烯表面，但制成的材料不能利用可见光，只能在紫外光下进行光催化反应。

考虑到铝制品在室内建筑和装修领域的广泛应用和目前令人担忧的室内空气质量状况以及现有技术的局限性，本发明采用喷涂法在铝板表面涂覆氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO2复合材料，在室内照明光源的照射下可以发挥光催化作用，有效降解污染物。

本发明的创新优势在于：一步水热法避免了二氧化钛不能很好的负载在氮掺杂石墨烯上，且利用一步法巧妙的实现了氮元素对于二氧化钛和石墨烯的同时掺杂，即水热反应的高温高压条件，使得氮源六次甲基四胺分解，形成一个充分的氮源气氛，而在氧化石墨烯的还原过程中，氮原子可以与氧化石墨烯中的碳原子形成吡啶、吡咯等有机结构，进而使氮掺杂进入石墨烯，并且，在二氧化钛的结晶生长过程中，由于氮和氧具有相似的原子半径和电负性，因此氮在二氧化钛的结晶过程中可以替代部分氧掺杂进入晶体，且这些过程是同时发生的。氮掺杂石墨烯相比于未掺杂石墨烯，有更高的导电性能和表面负载自由电荷密度，并且对氮氧化物等有害气体的吸附除物理吸附外还存在着部分的化学吸附（一般来说，吸附有物理吸附和化学吸附，对于未掺杂石墨烯，对有害气体的吸附基本上全是物理吸附，但是对石墨烯进行氮掺杂以后，对有害气体会产生一部分的化学吸附，因此有害气体会与掺杂石墨烯产生化学键，更有利于电子的传导，而且化学吸附有更强的吸附能，使得未及时反应的有害气体不容易又脱附到环境中去），更利于光生电荷的分离以提高光催化效率和有害气体在石墨烯表面的吸附和分解，而氮掺杂二氧化钛则将材料的应用范围扩展至可见光范围，使材料在室内亦能使用。而本发明方法中，以三氯化钛溶液作为原料，不仅能提供钛源，还因其是较强的还原剂，因此能充分的将氧化石墨烯还原成高质量石墨烯，使得本发明铝制品有很强的可见光光催化活性。本发明铝制品的制作设备简单、操作简易可行、无需额外使用金属催化剂，生产成本低，可用于批量生产。

实施例1

采用文献ACS Nano. 2010, 4(8): 4806-4814公开的方法制备氧化石墨烯（GO）；称取60mg该氧化石墨烯，加入20mL去离子水，超声分散1小时，得到氧化石墨烯分散液，随后加入0.56gHMT和6.76m的三氯化钛溶液，磁力搅拌器上搅拌0.5小时使其混合均匀，再超声0.5小时，最后将溶液转入50mL水热釜中180℃水热反应16h，将获得的沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤后，在60℃的温度下真空干燥12小时，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；该氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料的X射线衍射谱图，如图1所示，图1表明该氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合材料中氮掺杂二氧化钛为锐钛矿相TiO₂；从图2和图3所示的该氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合材料的XPS谱图可以看出，氮元素被成功地掺入石墨烯和二氧化钛中；从图4所示的该氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合材料的TEM照片可以看出，氮掺杂TiO₂较好的分散在单层的石墨烯上，且锐钛矿相的氮掺杂二氧化钛形貌是高度为35nm左右的一对顶点被切掉的正八面体，顶点被切掉后暴露了高能（001）面，正八面体的八个面是（101）面；从图5所示的该氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合材料的吸收光谱图可以看出，相比于商用P25的吸收边390nm，氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合材料的吸收红移至420nm，从而能够更好的吸收利用可见光。

将需要涂覆的铝型材依次用丙酮、水、乙醇各超声清洗15min，随后放入烘箱中烘干；将0.1g氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料加入到20mL甲基丙烯酸甲酯中，超声1h使其分散均匀，得分散液，接着将该分散液用喷枪均匀的喷涂在经过清洗的温度为50℃的铝型材上，喷涂时：采用氮气瓶提供压缩气体，调节减压阀压力为0.4MPa，喷嘴与铝型材表面之间的距离为30～35cm。将喷涂完毕的铝板放入烘箱中于110℃干燥，最后得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

对比例1

采用文献ACS Nano. 2010, 4(8): 4806-4814公开的方法制备氧化石墨烯（GO）；将60mg该氧化石墨烯加入20mL去离子水中，超声分散1小时，得到GO分散液，随后加入6.76mL三氯化钛溶液，磁力搅拌器上搅拌0.5小时，混合均匀，再超声0.5小时，将溶液转入50mL水热釜中180℃水热反应16h，将获得的沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤，在60℃温度下真空干燥12小时，得到未掺杂氮的石墨烯和TiO₂复合材料。将制得的未掺杂氮的石墨烯和TiO₂复合材料0.1g加入20mL甲基丙烯酸甲酯中，超声1h使其分散均匀，接着将超声后的分散液用喷枪均匀的喷涂在经过清洗的温度为50℃的铝型材上。铝型材大小、形状与实施例1中所用铝型材相同，且喷涂时的参数以及喷涂后的处理均与实施例1相同。

空白例1

取大小、形状与实施例1中所用铝型材相同的铝型材，以实施例1的方式进行清洗烘干，不做任何涂覆，作为空白对照试验。

光催化效果的表征（以光催化降解亚甲基蓝溶液为例）：

配置浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液。将实施例1、对比例1与空白例1制得的铝制品，分别浸入盛有100mL亚甲基蓝溶液的烧杯中。然后置于黑暗条件下1h达到吸附脱附平衡，接着用350W氙灯照射下的模拟太阳光光源照射，在固定时刻分别测试亚甲基蓝溶液的吸光度，再根据郎伯比尔定律计算得到测试时刻亚甲基蓝溶液的浓度，通过亚甲基蓝浓度的变化表征光催化性能。结果发现，浸入空白例1得到的铝制品的溶液经过60分钟的模拟太阳光照后，亚甲基蓝溶液的浓度基本没有变化，表明空白试验铝制品没有光催化活性；浸入对比例1制得的铝制品的溶液经过60分钟的模拟太阳光光照后，亚甲基蓝溶液的浓度降为初始浓度的70%；而浸入实施例1制得的铝制品的溶液经过60分钟的模拟太阳光照后，亚甲基蓝溶液的浓度降为初始浓度的60%，如图6所示。由此可见，本发明所选用的可见光响应光催化材料氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合材料是一种高效的可见光响应光催化材料，其光催化活性远高于商用二氧化钛。而且由于氮掺杂石墨烯相比于未掺杂石墨烯：有更高的导电性能和表面负载自由电荷密度；对一氧化氮二氧化氮等有害气体的吸附有化学吸附，更利于有害气体在石墨烯表面的吸附和分解，因此氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料在有害气体和污染物方面的降解强于未掺杂石墨烯/TiO₂复合材料。

实施例2

采用文献ACS Nano. 2010, 4(8): 4806-4814）公开的方法制备氧化石墨烯（GO），将80mg该氧化石墨烯加入25mL去离子水中，超声分散1.5小时，得到氧化石墨烯分散液；将0.28g六次甲基四胺和3.38mL三氯化钛溶液分别加入氧化石墨烯分散液中，在磁力搅拌器上搅拌1小时，混合均匀，再超声搅拌1小时，然后将溶液转入水热釜中，在160℃的温度下，水热反应20小时，将获得的沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤后，在50℃的温度下、真空干燥10小时，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；将需要涂覆的铝型材依次用丙酮、水、乙醇各超声清洗30min，随后放入烘箱中烘干；取25mL甲基丙烯酸甲酯，然后加入0.05g氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料，超声分散1.5小时，使该复合光催化材料分散均匀，得到分散液；将分散液用喷枪均匀喷涂于烘干铝型材的表面上；将喷涂完毕的铝型材放入烘箱中于110℃干燥以去除有机粘合剂，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

实施例3

采用文献ACS Nano. 2010, 4(8): 4806-4814）公开的方法制备氧化石墨烯（GO），将8mg该氧化石墨烯加入15mL去离子水中，超声分散1.25小时，得到氧化石墨烯分散液；将1.12g六次甲基四胺和13.52mL三氯化钛溶液分别加入氧化石墨烯分散液中，在磁力搅拌器上搅拌0.75小时，混合均匀，再超声搅拌0.75小时，然后将溶液转入水热釜中，在200℃的温度下，水热反应12小时，将获得的沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤后，在70℃的温度下、真空干燥8小时，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；将需要涂覆的铝型材依次用丙酮、水、乙醇各超声清洗10min，随后放入烘箱中烘干；取15mL甲基丙烯酸甲酯，然后加入0.15g氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料，超声分散1.25小时，使该复合光催化材料分散均匀，得到分散液；将分散液用喷枪均匀喷涂于烘干铝型材的表面上；将喷涂完毕的铝型材放入烘箱中于110℃干燥以去除有机粘合剂，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

实施例4

按实施例1的方法制得氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；按实施例1的方法处理需要涂覆的铝型材；取15mL乙腈，然后加入0.05g氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料，然后按实施例1的方法得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

实施例5

按实施例2的方法制得氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；按实施例2的方法处理需要涂覆的铝型材；取20mL乙腈，然后加入0.1g氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料，然后按实施例2的方法得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

实施例6

按实施例3的方法制得氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；按实施例3的方法处理需要涂覆的铝型材；取25mL乙腈，然后加入0.15g氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料，然后按实施例3的方法得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。 

Claims (5)

1.一种氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，其特征在于，该铝制品按以下步骤制备得到：

步骤1：采用美国化学会《纳米》期刊2010年第4卷4806-4814页公开的方法制备氧化石墨烯，称取8～80mg该氧化石墨烯，加入15～25mL去离子水，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；氧化石墨烯分散液中分别加入六次甲基四胺和三氯化钛溶液，混合均匀，再超声搅拌，然后在160～200℃的温度下，水热反应12～20小时，将沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤后，干燥，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料；

步骤2：清洗、烘干需要涂覆的铝型材；

将0.05～0.15g步骤1制得的氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料加入15～25mL乙腈或15～25mL甲基丙烯酸甲酯中，超声分散，得分散液；

步骤3：将分散液均匀喷涂于烘干铝型材的表面，烘干，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料涂覆的铝制品。

2.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，其特征在于，所述步骤1中，六次甲基四胺的用量为0.28～1.12g，三氯化钛溶液的用量为3.38～13.52mL。

3.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，其特征在于，所述步骤1中，将沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤。

4.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，其特征在于，所述步骤1中，将离心洗涤后的沉淀物在50～70℃的温度下、真空干燥8～12小时，得到氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂复合光催化材料。

5.根据权利要求1所述氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO₂光催化材料涂覆的铝制品，其特征在于，所述步骤2中，将需要涂覆的铝型材依次用丙酮、水、乙醇各超声清洗10～30min后，放入烘箱中烘干。