CN105944709A - 一种三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三维石墨烯‑纳米二氧化钛复合光催化剂及其制备方法，包括如下步骤：（1）制得1.0~10.0mg/mL的氧化石墨烯水溶液；（2）取泡沫镍浸泡到氧化石墨烯水溶液中，超声，制得负载有氧化石墨烯的泡沫镍材料，材料干燥，得三维氧化石墨烯材料；（3）依次将氢卤酸、四氯化钛溶于无水乙醇中，步骤（2）中的三维氧化石墨烯材料浸泡到溶液中，反应条件为100～200℃，保温1～6h，冷却，分离、清洗，干燥，得到三维石墨烯‑纳米二氧化钛复合光催化剂。该方法阻止在制备过程中石墨烯的层叠、不可逆团聚，大大提高了其比表面积和电子传输速率，得到的纳米二氧化钛的尺寸和形貌可控，提高了其光催化效果。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料和光催化技术领域，涉及一种三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂及其制备方法。
背景技术
在各种半导体光催化剂中，TiO2因氧化能力强、光诱导超亲水性好、无毒和长期光化学稳定性在环境净化方面具有重要的应用前景，但是TiO2自身性质上有一个缺陷，就是它的禁带较宽，吸收紫外光的量非常少，只占太阳光中的4%左右。此外，它的载流子在催化剂的表面极容易发生复合的问题，材料自身的缺陷阻碍了其作为光催化材料的实际应用。同时纳米TiO2不易回收，因而制备可见光下光催化活性良好，且易于过滤回收的TiO2复合材料具有十分重要的的研究意义。
石墨烯具有巨大的比表面积，良好的导电性能，且其带隙为零，以及高载流子迁移率和超快的电子传输速度，因此可以作为半导体纳米材料的载体，大幅度的提高了其光催化性能，使其在环境净化领域有着良好的应用前景。
现有技术中已经提出了一些涉及纳米二氧化钛-石墨烯光催化剂的制备工艺，
CN201410253883.7公开了一种首先分别配制二氧化钛和氧化石墨烯的水溶液，再将水溶液混合，溶入聚氧化乙烯，作为助纺剂，通过经典纺丝过程，获得二氧化钛/ 氧化石墨烯复合物； CN201310479954.0公开了将石墨与过氧化物的混合物加热，加入水进行超声，再与还原剂水溶液和钛盐前驱体水溶液混合后，进行水热反应，即可得二氧化钛/石墨烯复合材料。然而，进一步的研究表明，在制备过程中石墨烯出现层叠、不可逆团聚，不易得到单分散的石墨烯；催化剂纳米粒子与载体之间的相互作用较弱，石墨烯难免团聚在一起，大部分报道的二氧化钛纳米粒子修饰的石墨烯片都处于聚集状态。这样石墨烯巨大的比表面积得不到充分利用，复合物的协同催化作用无法充分发挥。另外，制得的纳米二氧化钛粒子尺寸、形貌不可控以及在载体上分散性和稳定性差等缺点，而且其工艺流程比较繁琐、难于适应大规模批量化工业的应用场合。
发明内容
为解决上述问题本发明提供了一种三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂的制备方法，阻止在制备过程中石墨烯的层叠、不可逆团聚，大大提高了其比表面积和电子传输速率；得到的纳米二氧化钛的尺寸和形貌可控，提高了其光催化效果。
本发明同时公开了该方法制成的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
本发明是通过以下方案实现的：
一种三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）制得1.0~10.0mg/mL的氧化石墨烯水溶液；
（2）取泡沫镍浸泡到氧化石墨烯水溶液中，超声，制得负载有氧化石墨烯的泡沫镍材料，材料干燥，得三维氧化石墨烯材料；
（3）依次将氢卤酸、四氯化钛溶于无水乙醇中，搅拌，步骤（2）中的三维氧化石墨烯材料浸泡到溶液中，反应条件为100～200℃，保温1～6h，冷却，分离、清洗，干燥，得到三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。所述氢卤酸、四氯化钛与无水乙醇的体积比为0.1~0.6:0.2~0.8:30。
优选地，所述每10mg氧化石墨烯需要加入的四氯化钛的体积为0.05-2ml。
优选地，所述步骤（2）中超声的条件为：温度为30℃~80℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，超声20min，总计时间1~5小时。
优选地，所述步骤（2）中超声的温度为30℃~60℃，时间2~4小时。
优选地，所述步骤（1）中氧化石墨烯水溶液的浓度为3~8mg/mL；所述步骤（2）中材料干燥的条件为：材料晾干，升温至400-500℃，保温1~4h，升温速率为1~10℃/min；所述步骤（3）中反应条件为150-180℃，保温时间为2~4h。
优选地，所述步骤（3）中氢卤酸为HCl或HF。
上述制备方法制成的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂，负载的二氧化钛纳为片状。
本发明的有益成果是：
1.本发明提供了一种三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂的制备方法，通过组装以泡沫镍为骨架的三维氧化石墨烯，阻止了后续制备过程中还原的石墨烯出现的层叠、不可逆团聚问题，从而极大地提高了石墨烯的比表面积和电子传输速率。另外，合成的纳米二氧化钛粒子均匀致密的分散在的石墨烯表面，纳米二氧化钛负载稳定性提高；且制得的纳米二氧化钛形貌为纳米片状，使得纳米二氧化钛的光催化性能得到极大的提高。
2.制成的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂由于以泡沫镍为骨架，从而易于回收。
附图说明
图1是实施例1制备的三维石墨烯-纳米二氧化钛粒子复合光催化剂的扫描电子显微镜图片；
图2是实施例2的制备过程材料的 X 射线衍射图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
（1）将10mm*10mm*1mm的泡沫镍依次采用稀盐酸、丙酮和无水乙醇进行清洗，然后将其通过去离子水清洗后晾干放置。
（2）将采用Hummers法制备的10mg氧化石墨烯放在盛有蒸馏水的烧杯中，在超声仪中超声，制得浓度为5mg·ml-1的氧化石墨烯水溶液。
（3）将步骤（1）处理后的泡沫镍直接浸泡到20ml氧化石墨烯水溶液烧杯中，然后再超声及浸泡，最终形成三维氧化石墨烯材料。在此超声浸泡过程中反应温度为40℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，再超声20min，总计超声浸泡时间为2小时。
（4）将制得的三维氧化石墨烯材料晾干，然后在管式炉中在真空条件下以3℃/min的升温速率升温至480℃，保温 2h 后取出。
（5）依次将0.10mlHCl、0.6ml的四氯化钛溶于30ml无水乙醇中，并冰水浴搅拌30分钟。然后加入步骤（4）中的组装成的三维氧化石墨烯材料，将上述混合溶液转移到50mL的反应釜中，并将其放入干燥箱中在150℃下保温3h。待冷却至室温，将产物进行离心、清洗并且在干燥箱中干燥，得到还原的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
实施例2
（1）将10mm*10mm*1mm的泡沫镍依次采用稀盐酸、丙酮和无水乙醇进行清洗12min，然后将其通过去离子水清洗5min后晾干放置。
（2）将10mg氧化石墨烯放在盛有蒸馏水的烧杯中，在超声仪中超声2h，制得浓度为3mg·ml-1的氧化石墨烯水溶液。
（3）将步骤（1）处理后的泡沫镍直接浸泡到20ml氧化石墨烯水溶液烧杯中，然后再超声及浸泡，最终形成三维氧化石墨烯材料。在此超声浸泡过程中反应温度为70℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，再超声20min，总计超声浸泡时间为3小时。
（4）将制得的三维氧化石墨烯材料晾干，然后在管式炉中在真空条件下以5℃/min的升温速率升温至450℃，保温 2h 后取出。
（5）依次将0.30mlHCl、0.3ml的四氯化钛溶于30ml无水乙醇中，并冰水浴搅拌30分钟。然后加入步骤（4）中的三维氧化石墨烯材料，将上述混合溶液转移到50mL的反应釜中，并将其放入干燥箱中在170℃下保温2h。待冷却至室温，将产物进行离心、清洗并且在干燥箱中干燥，得到还原的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
实施例3
（1）将10mg氧化石墨烯放在盛有蒸馏水的烧杯中，在超声仪中超声，制得浓度为6mg·ml-1的氧化石墨烯水溶液。
（2）将10mm*10mm*1mm的泡沫镍直接浸泡到20ml氧化石墨烯水溶液烧杯中，然后超声浸泡，最终形成三维氧化石墨烯材料。超声浸泡过程中反应温度被控制为80℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，再超声20min，总计超声浸泡时间为1小时。
（3）将制得的三维氧化石墨烯材料晾干，然后在管式炉中在真空条件下以4℃/min的升温速率升温至500℃，保温 2h 后取出。
（4）依次将0.50mlHCl、0.4ml的四氯化钛溶于30ml无水乙醇中，并冰水浴搅拌30分钟。然后加入步骤（4）中的三维氧化石墨烯材料，将上述混合溶液转移到50mL的反应釜中，并将其放入干燥箱中在160℃下保温4h。待冷却至室温，将产物进行离心、清洗并且在干燥箱中干燥，得到还原的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
实施例4
（1）将10mg氧化石墨烯放在盛有蒸馏水的烧杯中，在超声仪中超声，制得浓度为8mg·ml-1的氧化石墨烯水溶液。
（2）将10mm*10mm*1mm的泡沫镍直接浸泡到20ml氧化石墨烯水溶液烧杯中，然后超声浸泡，最终形成三维氧化石墨烯材料。超声浸泡过程中反应温度被控制为30℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，再超声20min，总计超声浸泡时间为5小时。
（3）将制得的三维氧化石墨烯材料晾干，然后在管式炉中在真空条件下以6℃/min的升温速率升温至480℃，保温 1h 后取出。
（4）依次将0.30mlHCl、0.2ml的四氯化钛溶于30ml无水乙醇中，并冰水浴搅拌30分钟。然后加入步骤（4）中的三维氧化石墨烯材料，将上述混合溶液转移到50mL的反应釜中，并将其放入干燥箱中在200℃下保温1h。待冷却至室温，将产物进行离心、清洗并且在干燥箱中干燥，得到还原的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
实施例5
（1）将10mm*10mm*1mm的泡沫镍依次采用稀盐酸、丙酮和无水乙醇进行清洗，然后将其通过去离子水清洗后晾干放置。
（2）将10mg氧化石墨烯放在盛有蒸馏水的烧杯中，在超声仪中超声，制得浓度为1mg·ml-1的氧化石墨烯水溶液。
（3）将步骤（1）处理后的泡沫镍直接浸泡到20ml氧化石墨烯水溶液烧杯中，然后再超声及浸泡，最终形成三维氧化石墨烯材料。在此超声浸泡过程中反应温度为60℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，再超声20min，总计超声浸泡时间为3小时。
（4）将制得的三维氧化石墨烯材料晾干，然后在管式炉中在真空条件下以1℃/min的升温速率升温至420℃，保温 2h 后取出。
（5）依次将0.60mlHCl、0.8ml的四氯化钛溶于30ml无水乙醇中，并冰水浴搅拌30分钟。然后加入步骤（4）中的三维氧化石墨烯材料，将上述混合溶液转移到50mL的反应釜中，并将其放入干燥箱中在150℃下保温3h。待冷却至室温，将产物进行离心、清洗并且在干燥箱中干燥，得到还原的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
实施例6
（1）将10mm*10mm*1mm的泡沫镍依次采用稀盐酸、丙酮和无水乙醇进行清洗，然后将其通过去离子水清洗后晾干放置。
（2）将40mg氧化石墨烯放在盛有蒸馏水的烧杯中，在超声仪中超声，制得浓度为10mg·ml-1的氧化石墨烯水溶液。
（3）将步骤（1）处理后的泡沫镍直接浸泡到20ml氧化石墨烯水溶液烧杯中，然后再超声及浸泡，最终形成三维氧化石墨烯材料。在此超声浸泡过程中反应温度为80℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，再超声20min，总计超声浸泡时间为2小时。
（4）将制得的三维氧化石墨烯材料晾干，然后在管式炉中在真空条件下以8℃/min的升温速率升温至400℃，保温 4h 后取出。
（5）依次将0.40mlHCl、0.2ml的四氯化钛溶于30ml无水乙醇中，并冰水浴搅拌30分钟。然后加入步骤（4）中的三维氧化石墨烯材料，将上述混合溶液转移到50mL的反应釜中，并将其放入干燥箱中在100℃下保温6h。待冷却至室温，将产物进行离心、清洗并且在干燥箱中干燥，得到还原的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
实施例7
（1）将10mm*10mm*1mm的泡沫镍依次采用稀盐酸、丙酮和无水乙醇进行清洗，然后将其通过去离子水清洗后晾干放置。
（2）将2.5mg氧化石墨烯放在盛有蒸馏水的烧杯中，在超声仪中超声，制得浓度为4mg·ml-1的氧化石墨烯水溶液。
（3）将步骤（1）处理后的泡沫镍直接浸泡到20ml氧化石墨烯水溶液烧杯中，然后再超声及浸泡，最终形成三维氧化石墨烯材料。在此超声浸泡过程中反应温度为50℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，再超声20min，总计超声浸泡时间为4小时。
（4）将制得的三维氧化石墨烯材料晾干，然后在管式炉中在真空条件下以10℃/min的升温速率升温至500℃，保温 2h 后取出。
（5）依次将0.6mlHCl、0.5ml的四氯化钛溶于30ml无水乙醇中，并冰水浴搅拌30分钟。然后加入步骤（4）中的三维氧化石墨烯材料，将上述混合溶液转移到50mL的反应釜中，并将其放入干燥箱中在180℃下保温2h。待冷却至室温，将产物进行离心、清洗并且在干燥箱中干燥，得到还原的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。
下面将以实施例1-2所制得的样品为例，来介绍对按照本发明所获得的复合材料产品进行分析。
图1是实施例1制备的三维石墨烯-纳米二氧化钛粒子复合光催化剂的扫描电子显微镜图片。（a）为预处理酸洗后的泡沫镍；（b）负载氧化石墨烯的泡沫镍；（c）（d）三维石墨烯/纳米二氧化钛；（e）三维石墨烯/纳米二氧化钛形貌局部放大图。从图中可以看出负载上的二氧化钛纳米粒子为片状。
图2是实施例2的制备过程材料的 X 射线衍射图。图中可以看出线3为氧化石墨烯的X射线衍射对图，在2θ=11.5°出现氧化石墨烯的峰，而线3中氧化石墨烯的峰消失，在2θ=25.5°出现了石墨烯的特征峰，说明说明其氧化石墨烯上的含氧基团经过反应后已经消失，即氧化石墨烯被还原成了石墨烯。图中线3在44°、52°附近出现了明显的衍射峰，经查阅说明石墨烯层片上已经负载上了二氧化钛纳米粒子。
Claims (7)
1.一种三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）制得1.0~10.0mg/mL的氧化石墨烯水溶液；
（2）取泡沫镍浸泡到氧化石墨烯水溶液中，超声，制得负载有氧化石墨烯的泡沫镍材料，材料干燥，得三维氧化石墨烯材料；
（3）依次将氢卤酸、四氯化钛溶于无水乙醇中，搅拌，步骤（2）中的三维氧化石墨烯材料浸泡到溶液中，反应条件为100～200℃，保温1～6h，冷却，分离、清洗，干燥，得到三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂；
所述氢卤酸、四氯化钛与无水乙醇的体积比为0.1~0.6:0.2~0.8:30。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述每10mg氧化石墨烯需要加入的四氯化钛的体积为0.05~2ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中超声的条件为：温度为30~80℃，频率40KHz，超声20min，间隔为5min，超声20min，总计时间1~5小时。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中超声的温度为30~60℃，时间2~4小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤（1）中氧化石墨烯水溶液的浓度为3~8mg/mL；
所述步骤（2）中材料干燥的条件为：材料晾干，升温至400~500℃，保温1~4h，升温速率为1~10℃/min；
所述步骤（3）中反应条件为150-180℃，保温时间为2~4h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中氢卤酸为HCl或HF。
7.一种权利要求1~6之一所述的制备方法制成的三维石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂，其特征在于，负载的二氧化钛粒子为片状。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107008228A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-04 | 中山市天美能源科技有限公司 | 一种三维改性石墨烯滤网的制备方法 |
| CN107020073A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-08 | 孝感双华应用科技开发有限公司 | 一种基于石墨烯的光催化剂材料的制备方法 |
| CN107413345A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-12-01 | 西安石油大学 | 一种泡沫镍负载氧化亚铜复合氧化石墨烯光催化剂的制备方法和应用 |
| CN107416802A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-01 | 长沙小新新能源科技有限公司 | 一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂及其制备方法 |
| CN107488824A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-12-19 | 深圳市远思达成科技有限公司 | 一种具有石墨烯薄膜的键合铜丝的制备方法 |
| WO2021019098A1 (en) | 2019-07-31 | 2021-02-04 | Anaphite Limited | Composite materials |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1147611A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-23 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | 金属超微粒子担持光触媒を保持した高機能性素材およびその製造方法 |
| CN101890344A (zh) * | 2010-07-27 | 2010-11-24 | 华东理工大学 | 石墨烯/二氧化钛复合光催化剂的制备方法 |
| CN102160995A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-08-24 | 上海交通大学 | 纳米金属氧化物/石墨烯复合光催化剂的制备方法 |
| CN103123869A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-05-29 | 华中科技大学 | 一种具备三维多孔结构的纳米二氧化钛-石墨烯复合材料制备方法及其产品 |
| CN104600238A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-05-06 | 华中科技大学 | 直接浸泡反应式的泡沫镍-石墨烯三维多孔电极制备方法 |
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2016
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1147611A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-23 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | 金属超微粒子担持光触媒を保持した高機能性素材およびその製造方法 |
| CN101890344A (zh) * | 2010-07-27 | 2010-11-24 | 华东理工大学 | 石墨烯/二氧化钛复合光催化剂的制备方法 |
| CN102160995A (zh) * | 2011-03-08 | 2011-08-24 | 上海交通大学 | 纳米金属氧化物/石墨烯复合光催化剂的制备方法 |
| CN103123869A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-05-29 | 华中科技大学 | 一种具备三维多孔结构的纳米二氧化钛-石墨烯复合材料制备方法及其产品 |
| CN104600238A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-05-06 | 华中科技大学 | 直接浸泡反应式的泡沫镍-石墨烯三维多孔电极制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 路建美 等: "《综合化学实验 第2版》", 31 May 2014, 南京大学出版社 * |
| 高濂 等: "《纳米陶瓷》", 31 January 2002, 化学工业出版社 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107008228A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-04 | 中山市天美能源科技有限公司 | 一种三维改性石墨烯滤网的制备方法 |
| CN107008228B (zh) * | 2017-03-27 | 2019-09-03 | 中山市天美能源科技有限公司 | 一种三维改性石墨烯滤网的制备方法 |
| CN107020073A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-08 | 孝感双华应用科技开发有限公司 | 一种基于石墨烯的光催化剂材料的制备方法 |
| CN107413345A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-12-01 | 西安石油大学 | 一种泡沫镍负载氧化亚铜复合氧化石墨烯光催化剂的制备方法和应用 |
| CN107413345B (zh) * | 2017-05-26 | 2020-07-24 | 西安石油大学 | 一种泡沫镍负载氧化亚铜复合氧化石墨烯光催化剂的制备方法和应用 |
| CN107488824A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-12-19 | 深圳市远思达成科技有限公司 | 一种具有石墨烯薄膜的键合铜丝的制备方法 |
| CN107416802A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-01 | 长沙小新新能源科技有限公司 | 一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂及其制备方法 |
| WO2021019098A1 (en) | 2019-07-31 | 2021-02-04 | Anaphite Limited | Composite materials |
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| Publication number | Publication date |
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