CN109603799A - 石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法及其运用，属于光催化和空气净化领域。石墨烯/二氧化钛材料制备方法包括以下步骤：1）石墨烯化学改性：将改性剂一加入石墨烯分散液中；2）二氧化钛化学改性：将改性剂二加入二氧化钛分散液中；3）将步骤2改性后的二氧化钛分散液干燥后加入步骤1改性后的石墨烯分散液中，并在常温下机械搅拌3小时‑5小时；4）将步骤3制备的混合液进行干燥。本发明的有益效果是：本发明制备的石墨烯/二氧化钛材料对甲醛有着优异的光催化降解性能，且制备方法操作简单、耗能小、易于大规模制备石墨烯/二氧化钛材料，为石墨烯/二氧化钛材料商业化应用提供了一种可能。
Description
技术领域
本发明属于光催化和空气净化技术领域，具体涉及石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法及其应用。
背景技术
随着社会的发展，人们对于居住环境的质量要求也日益增高，如何有效的去除空气中的有害气体，尤其是甲醛，成为了研究的热点。目前常用的甲醛去除方法是使用活性炭等多孔碳材料进行吸附，这种方法存在着无法彻底去除甲醛、放置至吸附饱和后即失活、以及活性炭材料表面甲醛浓度高造成脱附释放甲醛造成二次污染等问题。
光催化去除有机污染物的出现为甲醛的去除提供了一种新的方法，在紫外线照射条件下，二氧化钛（P25）产生的电子-空穴对的强氧化性矿化降解有机污染物，具有能耗低、二次污染少、有效期长等优点。但是，由于二氧化钛（P25）产生的电子-空穴对在迁移至二氧化钛（P25）表面的过程中，容易复合，从而极大地降低了二氧化钛（P25）的光催化性能，因此，抑制二氧化钛（P25）载流子的复合是提高光催化性能的一种有效手段。
石墨烯（PDR）是一种具有高电导率的二维材料，将石墨烯（PDR）与二氧化钛（P25）复合，有利于促进光生电子从二氧化钛（P25）表面转移至石墨烯（PDR），从而促进电子-空穴对的分离，抑制二氧化钛（P25）载流子的复合，从而提高光催化效率。
专利CN104538184A公开了利用醋酸对商业二氧化钛（P25）进行表面改性，增强二氧化钛（P25）表面双电层厚度，从而减少二氧化钛（P25）纳米颗粒的软团聚，使得二氧化钛（P25）分散液稳定存在且粒径与二氧化钛（P25）基本颗粒大小一致，二氧化钛（P25）基本颗粒大小为21nm，从而极大地增强了二氧化钛（P25）的光电性能。
专利CN107519856A公开了利用水热法成功制备石墨烯/二氧化钛复合物，在甲醛浓度为0.02mol/L光催化降解24小时，去除率为92%。但是此专利利用水热法制备氧化石墨烯（PDR），此生产过程存在严重的环境污染且不能大规模生产，120℃水热反应20小时，消耗大量的电能，在商业化大规模生产中造成制备成本过高，市场竞争力低等劣势。
专利CN106450243A公开了利用静电自组装法制备出钛醇/氧化石墨烯（PDR）复合材料，然后在干燥的过程中将钛醇分解为二氧化钛（P25），最后使用水合肼在180℃水热条件下将氧化石墨烯（PDR）还原为还原石墨烯（PDR），从而制得石墨烯/二氧化钛复合物。此专利生产过程复杂、能耗高且水合肼在使用过程中存在严重的安全问题，从而不利于大规模生产。
因此，研究一种低成本、大规模生产且高效的光催化剂对甲醛等有害气体快速、充分高效降解的光催化材料具有很重要的现实意义。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，成本低，耗能小，本发明所制备的复合材料具有良好的光催化降解能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，包括以下步骤：
1）石墨烯化学改性：将改性剂一加入石墨烯分散液中，使石墨烯的Zeta电位为负；
2）二氧化钛化学改性：将改性剂二加入二氧化钛分散液中，使二氧化钛的Zeta电位为正；
3）将步骤2改性后的二氧化钛分散液干燥后加入步骤1改性后的石墨烯分散液中，并在常温下机械搅拌3小时-5小时，使二氧化钛静电自组装在石墨烯表面；
4）将步骤3制备的混合液进行干燥。
优选地，在步骤1中，在每100ml去离子水中加入50mg-100mg石墨烯（PDR）后，再加入浓度为0CMC-80CMC改性剂一，置于超声仪中超声后再搅拌，最后离心去除多余的改性剂一，将产物重新分散于100ml去离子水中，得到改性后的石墨烯（PDR）分散液。
优选地，在步骤2中，将2g 二氧化钛（P25）分散于每50ml去离子水中，再加入0.5ml-3ml改性剂二，密封后置于温度为85℃-95℃环境中反应9小时-11小时，再置于温度为40℃-90℃环境中干燥，得到改性后的二氧化钛（P25）。
优选地，在步骤3中，将步骤（2）制备的改性二氧化钛加入步骤1制备的石墨烯分散液中，常温下机械搅拌3小时-5小时，其中，改性后的二氧化钛与石墨烯分散液的质量比为（49 ~50）：1。
优选地，在步骤1中，置于超声仪中超声后再搅拌此过程重复多次，且每次搅拌时间10分钟-15分钟，每次超声时间为10分钟-15分钟。
优选地，所述改性剂一为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）。
优选地，所述改性剂二为醋酸。
优选地，在步骤（1）中，改性后的石墨烯的Zeta电位为-61.1mV；在步骤（2）中，改性后的二氧化钛的Zeta电位为+45.3mV。
本发明还提供了石墨烯/二氧化钛材料作为光催化材料在甲醛去除中的运用。
本发明采用“吸附-光催化”模式去除甲醛等有害气体，具体为：首先通过石墨烯（PDR）对甲醛气体进行吸附，实现甲醛气体的富集；其次，通过二氧化钛（P25）对甲醛进行光催化降解，实现甲醛气体的清除。其中，石墨烯（PDR）的加入实现了二氧化钛（P25）光生电子的快速转移，抑制了二氧化钛（P25）光生电子与空穴的复合，增加光生电子的寿命。对二氧化钛（P25）进行表面改性，有效的减少二氧化钛（P25）纳米粒子的软团聚，同时石墨烯（PDR）作为衬底，进一步降低二氧化钛（P25）纳米的团聚现象，增强其光催化活性。
本发明的有益效果是：利用市场可得的石墨烯（PDR）和二氧化钛（P25），且分别对石墨烯（PDR）和二氧化钛（P25）进行表面改性，使两者的表面电荷异号，利用异号电荷之间的静电引力，将带正电荷的二氧化钛（P25）自组装在带负电荷的石墨烯（PDR）表面，从而形成石墨烯/二氧化钛材料。石墨烯（PDR）和二氧化钛（P25）之间的静电引力使得两者之间紧密接触，降低两相之间的势垒，促进二氧化钛（P25）光生电子的转移，极大的减少光生电子与空穴的复合；
不同二氧化钛（P25）纳米粒子之间的电荷斥力，进一步减少二氧化钛（P25）纳米颗粒之间的团聚，有助于发挥纳米粒子的量子效应。本发明操作简单、耗能小、易于大规模制备石墨烯/二氧化钛材料，为石墨烯/二氧化钛材料商业化应用提供了一种可能；
石墨烯/二氧化钛材料光催化去除甲醛测试结果表明，本发明所提供的石墨烯/二氧化钛材料对甲醛有着优异的光催化降解性能，在经过该复合材料的吸附降解处理后，在9h内对家居中的较低浓度甲醛去除率达到70%。
附图说明
图1是本发明的改性后的石墨烯（PDR）、改性后的二氧化钛（P25）的ZETA电位示意图。
图2a是实施例4制备的石墨烯/二氧化钛材料TEM图；图2b是实施例1制备的石墨烯/二氧化钛材料TEM图。
图3是本发明在十二烷基苯磺酸钠（SDBS）浓度范围不同的条件下制备的石墨烯/二氧化钛材料在光催化甲醛降解的效率对比图，其中，代表任何时间的的甲醛浓度，代表初始的甲醛浓度。
具体实施方式
以下结合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：制备石墨烯/二氧化钛材料，步骤如下：
（1）在100ml去离子水中加入质量分数为0.1%石墨烯（PDR），先超声10分钟后搅拌10分钟，且先超声后搅拌此过程重复两次，最后离心去除多余的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），将产物重新分散于100ml去离子水中，得到石墨烯（PDR）分散液；
（2）取2g二氧化钛（P25）粉末分散于50ml去离子水中，加入0.5ml醋酸，超声4分钟后再搅拌10分钟，且此先超声后搅拌的过程重复两次，经烘箱中60℃干燥后得到二氧化钛（P25）粉末；
（3）将步骤（2）制备的1g二氧化钛（P25）粉末加入步骤（1）制备的20mg石墨烯（PDR）分散液中，搅拌3小时，离心后冷冻干燥得到石墨烯/二氧化钛呈粉末状的复合材料；
（4）取150mg步骤（3）制备的复合材料，将其刮涂在5㎝*5㎝的铝箔上，置于60℃环境下干燥，得到石墨烯/二氧化钛材料薄膜；
（5）对本实施例制备的石墨烯/二氧化钛材料薄膜进行甲醛的光催化降解实验，具体实施方法如下：取一块制备好的石墨烯/二氧化钛材料薄膜经保鲜膜包裹好后放入到反应室内，反应室容积为150L，盖上反应室顶封盖，将反应室密封，将甲醛挥发装置置于反应室中，待其挥发完全，达到平衡之后，将氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜充分暴露在反应室含有甲醛的空气之中，打开紫外灯光催化6小时后，静置3小时待反应室内气体达到彻底平衡，测得本实施例复合材料薄膜在9h内对反应室内甲醛的降解效率为49%。
实施例2：制备石墨烯/二氧化钛材料，步骤如下：
（1）在100ml去离子水中加入质量分数为0.1%石墨烯（PDR），机械搅拌使石墨烯（PDR）分散于水中，再加入浓度为20CMC的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），先超声10分钟后搅拌10分钟，且此先超声后搅拌的过程重复两次，最后离心去除多余的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），将产物重新分散于100ml去离子水中，得到石墨烯（PDR）分散液；
（2）取2g二氧化钛（P25）粉末分散于50ml去离子水中，加入0.5ml醋酸，超声4分钟后再搅拌10分钟，且先超声后搅拌此过程重复两次，经烘箱中60℃干燥后得到二氧化钛（P25）粉末；
（3）将步骤（2）制备的1g二氧化钛（P25）粉末加入步骤（1）制备的20mg石墨烯（PDR）分散液中，搅拌3小时，离心后冷冻干燥得到石墨烯/二氧化钛呈粉末状的复合材料；
（4）取150mg步骤（3）制备的复合材料，将其刮涂在5㎝*5㎝的铝箔上，置于60℃环境下干燥，得到石墨烯/二氧化钛材料薄膜；
（5）采用实施例1相同的测试方法对本实施例制备的石墨烯/二氧化钛材料薄膜进行甲醛的光催化降解实验，具体实施方法如下：取一块制备好的石墨烯/二氧化钛材料薄膜经保鲜膜包裹好后放入到反应室内，反应室容积为150L，盖上反应室顶封盖，将反应室密封，将甲醛挥发装置置于反应室中，待其挥发完全，达到平衡之后，将氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜充分暴露在反应室含有甲醛的空气之中，打开紫外灯光催化6小时后，静置3小时待反应室内气体达到彻底平衡，测得本实施例复合材料薄膜在9h内对反应室内甲醛的降解效率为62%。
实施例3：制备石墨烯/二氧化钛材料，步骤如下：
（1）在100ml去离子水中加入质量分数为0.1%石墨烯（PDR），机械搅拌使石墨烯（PDR）分散于水中，再加入浓度为40CMC的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），先超声10分钟后搅拌10分钟，且此先超声后搅拌的过程重复两次，最后离心去除多余的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），将产物重新分散于100ml去离子水中，得到石墨烯（PDR）分散液；
（2）取2g二氧化钛（P25）粉末分散于50ml去离子水中，加入0.5ml醋酸，超声4分钟后再搅拌10分钟，且先超声后搅拌此过程重复两次，经烘箱中60℃干燥后得到二氧化钛（P25）粉末；
（3）将步骤（2）制备的1g二氧化钛（P25）粉末加入步骤（1）制备的20mg石墨烯（PDR）分散液中，搅拌3小时，离心后冷冻干燥得到石墨烯/二氧化钛呈粉末状的复合材料；
（4）取150mg步骤（3）制备的复合材料，将其刮涂在5㎝*5㎝的铝箔上，置于60℃环境下干燥，得到石墨烯/二氧化钛材料薄膜；
（5）采用实施例1相同的测试方法对本实施例制备的石墨烯/二氧化钛材料薄膜进行甲醛的光催化降解实验，具体实施方法如下：取一块制备好的石墨烯/二氧化钛材料薄膜经保鲜膜包裹好后放入到反应室内，反应室容积为150L，盖上反应室顶封盖，将反应室密封，将甲醛挥发装置置于反应室中，待其挥发完全，达到平衡之后，将氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜充分暴露在反应室含有甲醛的空气之中，打开紫外灯光催化6小时后，静置3小时待反应室内气体达到彻底平衡，测得本实施例复合材料薄膜在9h内对反应室内甲醛的降解效率为65%。
实施例4：制备石墨烯/二氧化钛材料，步骤如下：
（1）在100ml去离子水中加入质量分数为0.1%石墨烯（PDR），机械搅拌使石墨烯（PDR）分散于水中，再加入浓度为60CMC的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），先超声10分钟后搅拌10分钟，且此先超声后搅拌的过程重复两次，最后离心去除多余的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），将产物重新分散于100ml去离子水中，得到石墨烯（PDR）分散液；
（2）取2g二氧化钛（P25）粉末分散于50ml去离子水中，加入0.5ml醋酸，超声4分钟后再搅拌10分钟，且先超声后搅拌此过程重复两次，经烘箱中60℃干燥后得到二氧化钛（P25）粉末；
（3）将步骤（2）制备的1g二氧化钛（P25）粉末加入步骤（1）制备的20mg石墨烯（PDR）分散液中，搅拌3小时，离心后冷冻干燥得到石墨烯/二氧化钛呈粉末状的复合材料；
（4）取150mg步骤（3）制备的复合材料，将其刮涂在5㎝*5㎝的铝箔上，置于60℃环境下干燥，得到石墨烯/二氧化钛材料薄膜；
（5）采用实施例1相同的测试方法对本实施例制备的石墨烯/二氧化钛材料薄膜进行甲醛的光催化降解实验，具体实施方法如下：取一块制备好的石墨烯/二氧化钛材料薄膜经保鲜膜包裹好后放入到反应室内，反应室容积为150L，盖上反应室顶封盖，将反应室密封，将甲醛挥发装置置于反应室中，待其挥发完全，达到平衡之后，将氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜充分暴露在反应室含有甲醛的空气之中，打开紫外灯光催化6小时后，静置3小时待反应室内气体达到彻底平衡，测得本实施例复合材料薄膜在9h内对反应室内甲醛的降解效率为70%。
实施例5：制备石墨烯/二氧化钛材料，步骤如下：
（1）在100ml去离子水中加入质量分数为0.1%石墨烯（PDR），机械搅拌使石墨烯（PDR）分散于水中，再加入浓度为80CMC的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），先超声10分钟后搅拌10分钟，且此先超声后搅拌的过程重复两次，最后离心去除多余的十二烷基苯磺酸钠（SDBS），将产物重新分散于100ml去离子水中，得到石墨烯（PDR）分散液；
（2）取2g二氧化钛（P25）粉末分散于50ml去离子水中，加入0.5ml醋酸，超声4分钟后再搅拌10分钟，且先超声后搅拌此过程重复两次，经烘箱中60℃干燥后得到二氧化钛（P25）粉末
（3）将步骤（2）制备的1g二氧化钛（P25）粉末加入步骤（1）制备的20mg石墨烯（PDR）分散液中，搅拌3小时，离心后冷冻干燥得到石墨烯/二氧化钛呈粉末状的复合材料；
（4）取150mg步骤（3）制备的复合材料，将其刮涂在5㎝*5㎝的铝箔上，置于60℃环境下干燥，得到石墨烯/二氧化钛材料薄膜；
（5）采用实施例1相同的测试方法对本实施例制备的石墨烯/二氧化钛材料薄膜进行甲醛的光催化降解实验，具体实施方法如下：取一块制备好的石墨烯/二氧化钛材料薄膜经保鲜膜包裹好后放入到反应室内，反应室容积为150L，盖上反应室顶封盖，将反应室密封，将甲醛挥发装置置于反应室中，待其挥发完全，达到平衡之后，将氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜充分暴露在反应室含有甲醛的空气之中，打开紫外灯光催化6小时后，静置3小时待反应室内气体达到彻底平衡，测得本实施例复合材料薄膜在9h内对反应室内甲醛的降解效率为50.8%。
其中，实施例1-实施例5中甲醛的浓度为1.0PPM，使用的紫外灯型号为UV-A，波长为365nm。
图1为改性后的石墨烯（PDR）和二氧化钛（P25）ZETA电位图，ZETA电位是指剪切面的电位，又叫电动电位或电动电势，是表征胶体分散系稳定性的重要指标。本发明利用马尔文激光粒度仪对改性后的石墨烯（PDR）、改性后的二氧化钛（P25）进行ZETA电位测量，经十二烷基苯磺酸钠（SDBS）表面改性的石墨烯（PDR）表面电位为-61.1mV，经醋酸改性后的二氧化钛（P25）表面电位为+45.3mV，为静电自组装法制备石墨烯/二氧化钛材料提供了直接的理论基础理论，其中改性前的石墨烯（PDR）表面电位为-12.3mV，改性前的二氧化钛（P25）表面电位为+40mV，二氧化钛（P25）纳米颗粒团聚体大小从236nm减小至134nm。改性后的石墨烯（PDR）和二氧化钛（P25）的电位利于二氧化钛光生电子转移，提高了二氧化钛（P25）的光催化性能；且改性的二氧化钛（P25）减小了二氧化钛（P25）纳米颗粒的软团聚，增强了二氧化钛（P25）的光电性能。
图2a、图2b分别为为实施例4和实施例1所制备的石墨烯/二氧化钛材料的TEM图，TEM图为透镜电子显微镜图，其中，图2a 为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）浓度为60CMC时石墨烯/二氧化钛材料的TEM图，其中图2b 为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）浓度为0CMC时石墨烯/二氧化钛材料的TEM图，对比图2a和图2b，明显的表明未经过十二烷基苯磺酸钠（SDBS）表面改性的石墨烯（PDR）基本没有二氧化钛（P25）负载在其表面，原因是未经过十二烷基苯磺酸钠（SDBS）表面改性的石墨烯（PDR）表面电位不够负，未改性的石墨烯（PDR）和二氧化钛（P25）之间的静电引力不足，导致二氧化钛（P25）很难负载在石墨烯（PDR）表面；在十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的浓度为60CMC时，石墨烯（PDR）表面电位为-61.1mV，二氧化钛（P25）的电位为+45.3mV，石墨烯（PDR）和二氧化钛（P25）两者之间的静电引力使得二氧化钛（P25）自发的组装在石墨烯（PDR）表面，从图2a可以看出，二氧化钛（P25）均匀的负载在石墨烯（PDR）表面且负载量相比于图2b有着显著的提升，二氧化钛（P25）颗粒大小更进一步接近其原始粒径，证明了二氧化钛（P25）颗粒相同电位之间的静电排斥和石墨烯（PDR）衬底作用减小软团聚的设计思想。其中，二氧化钛（P25）原始粒径大小为21nm。
图3为经不同浓度十二烷基苯磺酸钠（SDBS）改性的石墨烯（PDR）对甲醛降解效率的对比图，其中，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的浓度分别为0CMC，20CMC，40CMC，60CMC及80CMC，CMC表示临界束胶浓度，且十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的CMC值为1.2*10-3 mol/L。前6个小时为紫外灯催化时间，紫外灯的型号为UV-A，功率为30W，后3个小时为静置时间。从实施例1-实施例5的实验数据可以看出，在其他条件相同的情况下，甲醛降解效率随着十二烷基苯磺酸钠（SDBS）浓度的增加呈先上升后下降的趋势。经分析认为，在十二烷基苯磺酸钠（SDBS）低浓度的条件下，石墨烯（PDR）表面的电位不够负，与二氧化钛（P25）之间的静电引力较小，不足以使二氧化钛（P25）负载在石墨烯（PDR）表面或结合不紧密，从而增加了二氧化钛（P25）转移到石墨烯（PDR）表面的势垒高度，因此，在紫外光照射下，二氧化钛（P25）产生的电子难以越过两相势垒转移至石墨烯（PDR）表面，因此增加了二氧化钛（P25）电子-空穴对的复合，降低了二氧化钛（P25）催化降解效果；当十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的浓度过高的条件下，过多的十二烷基苯磺酸钠（SDBS）在石墨烯（PDR）表面形成束胶，束胶的形成使得石墨烯/二氧化钛的纳米结构变为石墨烯（PDR）/十二烷基苯磺酸钠（SDBS）/二氧化钛（P25）三明治夹芯结构，中间层十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的形成，严重阻碍了二氧化钛（P25）产生的电子往石墨烯（PDR）表面的转移，增加了二氧化钛（P25）电子-空穴对的复合，降低了二氧化钛（P25）催化降解效果。综上所述，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的浓度存在一个最佳值，该最佳值能确保二氧化钛（P25）与石墨烯（PDR）结合紧密，减少二氧化钛（P25）电子-空穴对的复合，增加二氧化钛（P25）催化降解效果。该最佳值满足以下两个条件：第一，在该浓度下，石墨烯（PDR）表面电位足够负，从而提供足够的静电引力使二氧化钛（P25）均匀、致密的负载在石墨烯（PDR）表面；第二，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）分子单层的吸附在石墨烯（PDR）表面，避免过多的十二烷基苯磺酸钠（SDBS）在石墨烯（PDR）表面形成束胶，导致二氧化钛（P25）不能够真正的负载在石墨烯（PDR）表面，进而影响二氧化钛（P25）产生的电子在二氧化钛和石墨烯（PDR）之间的转移效率，增加二氧化钛（P25）光生电子复合效率，降低其催化效果。由实验证明，在十二烷基苯磺酸钠（SDBS）浓度为60CMC时，石墨烯/二氧化钛材料的催化效果最佳，甲醛的降解效率达到70%左右。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）石墨烯化学改性：将改性剂一加入石墨烯分散液中，使石墨烯的Zeta电位为负；
2）二氧化钛化学改性：将改性剂二加入二氧化钛分散液中，使二氧化钛的Zeta电位为正；
3）将步骤2改性后的二氧化钛分散液干燥后加入步骤1改性后的石墨烯分散液中，并在常温下机械搅拌3小时-5小时，使二氧化钛静电自组装在石墨烯表面；
4）将步骤3制备的混合液进行干燥。
2.如权利要求1所述的石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：在步骤1中，在每100ml去离子水中加入50mg-100mg石墨烯后，再加入浓度为0CMC-80CMC改性剂一，置于超声仪中超声后再搅拌，最后离心去除多余的改性剂一，将产物重新分散于100ml去离子水中，得到改性后的石墨烯分散液。
3.如权利要求1所述的石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：在步骤2中，将2g 二氧化钛分散于每50ml去离子水中，再加入0.5ml-3ml改性剂二，密封后置于温度为85℃-95℃环境中反应9小时-11小时，再置于温度为40℃-90℃环境中干燥，得到改性后的二氧化钛。
4.如权利要求1所述的石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：在步骤3中，将步骤（2）制备的改性二氧化钛加入步骤1制备的石墨烯分散液中，常温下机械搅拌3小时-5小时，其中，改性后的二氧化钛与石墨烯分散液的质量比为（49 ~50）：1。
5.如权利要求2所述的石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：在步骤1中，置于超声仪中超声后再搅拌此过程重复多次，且每次搅拌时间10分钟-15分钟，每次超声时间为10分钟-15分钟。
6.如权利要求1或2所述的石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：所述改性剂一为十二烷基苯磺酸钠。
7.如权利要求1或3所述的石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：所述改性剂二为醋酸。
8. 如权利要求1 所述的石墨烯/二氧化钛材料的静电自组装制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，改性后的石墨烯的Zeta电位为-61.1mV；在步骤（2）中，改性后的二氧化钛的Zeta电位为+45.3mV。
9.权利要求1-8中任一项所述的静电自组装法制备石墨烯/二氧化钛材料作为光催化材料在甲醛去除中的运用。
10.权利要求1-9中任一项所述的静电自组装法制备石墨烯/二氧化钛材料作为光催化材料在低浓度甲醛去除中的运用，所述低浓度具体为1.0PPM。
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Granted publication date: 20200519 Termination date: 20211229 |