CN108043379A - 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法 - Google Patents

石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108043379A
CN108043379A CN201711310706.8A CN201711310706A CN108043379A CN 108043379 A CN108043379 A CN 108043379A CN 201711310706 A CN201711310706 A CN 201711310706A CN 108043379 A CN108043379 A CN 108043379A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
graphene
composite
photocatalysis membrana
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711310706.8A
Other languages
English (en)
Inventor
董淑英
张方圆
崔龄芳
夏隆基
李奎影
赵银兰
吴亚雯
孙剑辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Normal University
Original Assignee
Henan Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Normal University filed Critical Henan Normal University
Priority to CN201711310706.8A priority Critical patent/CN108043379A/zh
Publication of CN108043379A publication Critical patent/CN108043379A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/308Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法,将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.003‑0.019g TiO2超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。本发明采用简单的抽滤法制备出易于回收利用的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜,该光催化膜在可见光照射下对有机污染物的降解效率较高。

Description

石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法
技术领域
本发明属于自然可见光光催化剂的合成技术领域,具体涉及一种石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法。
背景技术
光催化氧化技术(photocatalytic oxidation)是一种新型的绿色高级氧化技术,可直接利用太阳光在常温常压条件下催化降解废水及空气中的有机污染物,具有工艺简单、操作方便的优点,降解彻底且无二次污染,在环保领域具有广泛的应用前景。光催化氧化技术的核心是高效光催化剂的研发。TiO2具有催化效率高、化学性质稳定、廉价无毒等优点,被认为是较为理想的光催化剂。但是TiO2的禁带宽度较大(锐钛矿型TiO2的禁带Eg=3.2eV),只能被波长较短的紫外线所激发,而这部分的紫外光仅占太阳光的3%-5%,对太阳能的利用率较低。
在光催化降解过程中,粉末类样品易流失,且光激发产生的电子-空穴对易复合,使得光催化反应的量子效率很低。如何减小TiO2的禁带宽度和电子-空穴对的复合率,提高可见光催化活性和重复利用性能有望推动TiO2光催化材料的工业化应用。研究者为此做了大量的改性研究如金属离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合、表面光敏化等来提高TiO2的可见光催化活性。近年来的研究发现,TiO2与活性炭、碳纳米管、石墨烯等碳类材料复合能大幅提高其光催化性能。其中石墨烯因其具有优异的 导电性,容易捕获光生电子并充当电子转移的媒介,从而有效阻止了载流子的复合,是光催化材料的理想载体。此外,石墨烯内部的芳香结构可与污染物形成π-π共轭作用从而表现出对污染物强烈的吸附作用,其较高的机械强度为催化剂的沉积提供了一个二维面结构。从应用角度看,光催化剂存在诸如光催化量子效率低、吸收利用波长范围窄、粉末回收困难等问题,与实际应用之间存在着不小的差距。以环境净化技术为例,如果将石墨烯/TiO2复合光催化剂用于废水处理领域,就可能结合石墨烯膜较高载流子迁移率与TiO2高催化活性的双重优势,制备性能更加优良的光催化剂。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种易于回收利用且具有高效可见光光催化活性的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法,该方法将纳米TiO2负载于石墨烯薄膜上制备出性能优异且易于回收利用的可见光复合光催化剂。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案,石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜的制备方法,其特征在于具体步骤为:将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.003-0.019g TiO2超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。
进一步优选,所述TiO2的质量优选为0.011-0.015g。
进一步优选,所述TiO2优选为商业P25。
本发明所述的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜,其特征在于是由上述方法制得的。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:本发明采用简单的抽滤法制备出易于回收利用的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜,该光催化膜在可见光照射下对有机污染物的降解效率较高,提供一种能够通过较简单制备工艺获得回收型石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜的方法。
附图说明
图1为实施例1制得氧化石墨烯膜、石墨烯膜及实施例4制得石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜的XRD图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明,但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
采用改进的Hummers’法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将氧化石墨烯分散液在抽滤膜上抽滤得到氧化石墨烯膜,再将得到的氧化石墨烯膜自然晾干、还原得到柔性石墨烯光催化膜。经过紫外光照射30min对15mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为23%,随后取出柔性石墨烯光催化膜放入10mg/L的亚甲基蓝溶液中,经过可见光照射80min对10mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为16%。该柔性石墨烯光催化膜在光催化降解过程中受水流冲击不会有变化,机械稳定性较好,且可以直接用玻璃棒挑出转移,便于循环利用。
实施例2
采用改进的Hummers’法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.003g TiO2(商业P25)超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。经过紫外光照射30min对15mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为91%,随后取出石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜放入10mg/L的亚甲基蓝溶液中,经过可见光照射80min对10mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为95%。该石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜在光催化降解过程中受水流冲击不会有变化,机械稳定性较好,且可以直接用玻璃棒挑出转移,便于循环利用。
实施例3
采用改进的Hummers’法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.007g TiO2(商业P25)超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。经过紫外光照射30min对15mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为95%,随后取出石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜放入10mg/L的亚甲基蓝溶液中,经过可见光照射80min对10mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为82%。该石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜在光催化降解过程中受水流冲击不会有变化,机械稳定性较好,且可以直接用玻璃棒挑出转移,便于循环利用。
实施例4
采用改进的Hummers’法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.011g TiO2(商业P25)超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。经过紫外光照射30min对15mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为96%,随后取出石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜放入10mg/L的亚甲基蓝溶液中,经过可见光照射80min对10mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为96%。该石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜在光催化降解过程中受水流冲击不会有变化,机械稳定性较好,且可以直接用玻璃棒挑出转移,便于循环利用。
实施例5
采用改进的Hummers’法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.015g TiO2(商业P25)超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。经过紫外光照射30min对15mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为96%,随后取出石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜放入10mg/L的亚甲基蓝溶液中,经过可见光照射80min对10mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为98%。该石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜在光催化降解过程中受水流冲击不会有变化,机械稳定性较好,且可以直接用玻璃棒挑出转移,便于循环利用。
实施例6
采用改进的Hummers’法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯,将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.019g TiO2(商业P25)超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。经过紫外光照射30min对15mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为91%,随后取出石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜放入10mg/L的亚甲基蓝溶液中,经过可见光照射80min对10mg/L的亚甲基蓝溶液去除率为94%。该石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜在光催化降解过程中受水流冲击不会有变化,机械稳定性较好,且可以直接用玻璃棒挑出转移,便于循环利用。
基于以上实施例选取添加0.011g TiO2(商业P25)制备的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜进一步研究其稳定性,经过5次循环降解实验,光催化活性无明显降低,且整体完整性良好,表明制得的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜具有较好的可见光催化活性,且回收利用性能好,有望用于实际废水的处理。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明原理的范围下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (4)

1. 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜的制备方法,其特征在于具体步骤为:将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液,将0.003-0.019g TiO2超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液,将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜,再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。
2.根据权利要求1所述的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜的制备方法,其特征在于:所述TiO2的质量优选为0.011-0.015g。
3.根据权利要求1所述的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜的制备方法,其特征在于:所述TiO2优选为商业P25。
4.石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜,其特征在于是由权利要求1-3中任意一项所述的方法制得的。
CN201711310706.8A 2017-12-11 2017-12-11 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法 Pending CN108043379A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711310706.8A CN108043379A (zh) 2017-12-11 2017-12-11 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711310706.8A CN108043379A (zh) 2017-12-11 2017-12-11 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108043379A true CN108043379A (zh) 2018-05-18

Family

ID=62124032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711310706.8A Pending CN108043379A (zh) 2017-12-11 2017-12-11 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108043379A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110152643A (zh) * 2019-05-16 2019-08-23 常州大学 一种Janus结构还原氧化石墨烯膜/二氧化钛复合材料的制备方法
CN113289574A (zh) * 2020-02-23 2021-08-24 天津大学 二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜及其制备方法和应用
CN114797865A (zh) * 2022-03-31 2022-07-29 南京工业大学 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103349919A (zh) * 2013-07-09 2013-10-16 福州大学 一种具有自清洁功能的石墨烯-半导体粒子复合滤膜
CN104313549A (zh) * 2014-09-16 2015-01-28 同济大学 一种具有自清洁功能石墨烯基薄膜的制备方法
CN104607069A (zh) * 2015-01-27 2015-05-13 清华大学 一种复合脱盐膜及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103349919A (zh) * 2013-07-09 2013-10-16 福州大学 一种具有自清洁功能的石墨烯-半导体粒子复合滤膜
CN104313549A (zh) * 2014-09-16 2015-01-28 同济大学 一种具有自清洁功能石墨烯基薄膜的制备方法
CN104607069A (zh) * 2015-01-27 2015-05-13 清华大学 一种复合脱盐膜及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国科协青少年科技中心编: "《第二十八届全国青少年科技创新大赛获奖作品集》", 30 November 2013, 北京:科学普及出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110152643A (zh) * 2019-05-16 2019-08-23 常州大学 一种Janus结构还原氧化石墨烯膜/二氧化钛复合材料的制备方法
CN113289574A (zh) * 2020-02-23 2021-08-24 天津大学 二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜及其制备方法和应用
CN113289574B (zh) * 2020-02-23 2022-06-03 天津大学 二氧化钛-碳纳米管柔性复合薄膜及其制备方法和应用
CN114797865A (zh) * 2022-03-31 2022-07-29 南京工业大学 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用
CN114797865B (zh) * 2022-03-31 2023-06-13 南京工业大学 一种类芬顿复合催化剂膜材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Graphitic carbon nitride based nanocomposites for the photocatalysis of organic contaminants under visible irradiation: Progress, limitations and future directions
Abinaya et al. Reduction of hexavalent chromium and degradation of tetracycline using a novel indium-doped Mn2O3 nanorod photocatalyst
He et al. Distinctive binary g-C3N4/MoS2 heterojunctions with highly efficient ultrasonic catalytic degradation for levofloxacin and methylene blue
Dhiman et al. Magnetic Ni–Zn ferrite anchored on g-C3N4 as nano-photocatalyst for efficient photo-degradation of doxycycline from water
Van Thuan et al. Development of Indium vanadate and Silver deposited on graphitic carbon nitride ternary heterojunction for advanced photocatalytic degradation of residual antibiotics in aqueous environment
Piao et al. Construction of solar light-driven dual Z-scheme Bi2MoO6/Bi2WO6\AgI\Ag photocatalyst for enhanced simultaneous degradation and conversion of nitrogenous organic pollutants
CN108067267B (zh) 一种可见光响应碲化镉/二氧化钛z型光催化剂及其制备方法和应用
CN108043379A (zh) 石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法
CN104148094B (zh) 一种氟氧化铋/石墨烯复合可见光催化剂的制备方法
Zhao et al. High-gravity photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride under simulated sunlight
CN106732514A (zh) 可回收型氧化锌/石墨烯气凝胶光催化剂及其制备方法
Chegeni et al. Photocatalytic bauxite and red mud/graphitic carbon nitride composites for Rhodamine B removal
Anusha et al. Improved CeMnO3 perovskite framework for visible-light-aided degradation of tetracycline hydrochloride antibiotic residue and methylene blue dye
Sudhaik et al. Applications of graphitic carbon nitride-based S-scheme heterojunctions for environmental remediation and energy conversion
Masoud et al. Nanosheet g-C3N4 enhanced by Bi2MoO6 for highly efficient photocatalysts toward photodegradation of Rhodamine-B dye
Dhariwal et al. Wastewater treatment with perovskite-based photocatalysts: Environmental sustainability from a green perspective
Parida et al. A review on nanomaterial-based heterogeneous photocatalysts for removal of contaminants from water
Dhiman et al. g-C3N4 stacked Co0. 75Zn0. 25Fe2O4 magnetically separable nano hybrids for intensified removal of methylene blue under UV–Visible light
Shyagathur et al. SnS2 based SnS2/rGO/g-C3N4 Z-scheme ternary nanocomposites for efficient visible light-driven photocatalytic activity
Chen et al. Construction of MoS2/BN nanohybrids with enhanced photocatalytic performance for RhB and TC degradation
Suganthi et al. Construction of graphitic carbon nitride coupled TiO2 heterostructured composite for enhanced photocatalytic performance towards organic pollutant degradation
CN106076312A (zh) 一种Nb(OH)5纳米线/还原氧化石墨烯复合光催化剂及其制备方法与应用
CN105170144A (zh) 锆、银共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂
CN115814829B (zh) 一种Co与Mo2C共掺杂的生物炭基复合材料及其制备方法与应用
CN103934014A (zh) 氮掺杂三氧化二铟纳米棒/氧化石墨烯复合光催化剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180518

RJ01 Rejection of invention patent application after publication