CN109731566A - 石墨烯复合光催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光催化技术领域，提供了石墨烯复合光催化剂的制备方法。在第一方面，该方法包括：获得石墨烯和第一化合物的中间复合物；采用有机酸盐在第一预设条件下对中间复合物进行第一还原反应，以获得复合光催化剂。在第二方面，该方法包括：采用有机酸盐在第一预设条件下对第一化合物进行第一还原反应，以获得第三化合物；在第二预设条件下对氧化石墨烯和第三化合物的混合物溶液进行第二还原反应，以获得复合光催化剂。本申请将诸如TiO2‑x的光催化剂与石墨烯进行复合，从而获得吸附性能更强、光生载流子分离效率更高的复合光催化剂。由于诸如甲酸钠的有机酸盐价格相对较为低廉，因此最终获得的复合光催化剂成本较低，并且该制备过程安全系数较高。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，具体而言，涉及石墨烯复合光催化剂的制备方法。
背景技术
光催化技术作为一种十分有前景的环境污染处理技术而广受环境科学工作者的关注。目前，TiO2(二氧化钛)半导体光催化技术是研究的重点方向，但由于TiO2仅吸收太阳光中5％左右的紫外波段，严重制约了其在实际工程中的应用。因此，TiO2表面改性是提高光催化活性的重要手段，现有技术中，带有氧缺陷还原型的TiO2可以明显提高二氧化钛的可见光响应范围，然而采用现有技术的生产成本较高，还具有一定的安全隐患。另外，石墨烯作为一种独特的二维晶体，与TiO2形成复合材料，充分利用石墨烯的电子传输特性，可以有效地延长光生载流子的复合时间，提高量子效率。此外，石墨烯还具有较大的比表面积，在石墨烯的吸附作用和TiO2的光催化作用协同下，进一步提高了石墨烯/TiO2吸附降解有机物的性能。然而，采用现有技术获得的石墨烯/TiO2复合后的可见光催化效果提升并不明显。
发明内容
本申请提供一种石墨烯复合光催化剂的制备方法，以在满足制备过程成本低廉、安全的同时，显著地提高光催化效果。
第一方面，本申请实施例提供了一种石墨烯复合光催化剂的制备方法，该方法包括：获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，其中，第一化合物为半导体化合物并具有光催化性能；采用有机酸盐在第一预设条件下对中间复合物进行第一还原反应，以获得复合光催化剂。
本申请的第一方面通过诸如水热还原反应的还原反应获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，形成复合物的目的在于与石墨烯复合后的光催化剂具有较强的有机物吸附能力。然后，利用有机酸盐在第一预设条件能够分解生成的还原性气体的原理，对中间复合物进行第一还原反应，最终获得复合光催化剂。经验证，所获得的复合光催化剂具有较强的光催化性，并且，该复合光催化剂中由于复合了石墨烯，因此，具有较强的有机物吸附能力，从而能够实现更优的催化降解效果。另外，由于诸如甲酸钠的有机酸盐价格相对较为低廉，因此最终获得的复合光催化剂成本较低，并且该制备过程安全系数较高。
在第一方面的一些可选的实现方式中，获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，包括：将氧化石墨烯分散于水和乙醇中，加入第二化合物、分散并调节pH值，搅拌均匀后得到混合物溶液，其中，第二化合物为包含与第一化合物相同金属离子的化合物。
在这种可选的实施例中，通过将氧化石墨烯分散于水和乙醇中并加入第二化合物、分散，能够使氧化石墨烯和第二化合物充分地分散于乙醇溶液中。通过调节pH值，可以为接下来将进行的第二还原反应做准备。
在第一方面的一些可选的实现方式中，在得到混合物溶液之后，该方法还包括：在第二预设条件下对混合物溶液进行第二还原反应，取出反应物、洗涤并进行干燥处理，从而获得中间复合物。
在这种可选的实施例中，采用第二还原反应能够将氧化石墨烯至少部分地还原成石墨烯，并且能够在反应中生成中间复合物，为进一步地反应做好准备。
在第一方面的一些可选的实现方式中，在对混合物溶液进行第二还原反应时，第二还原反应为水热还原反应；第二预设条件为：反应温度为100-200℃，反应时间为3-24小时。
在这种可选的实施例中，提供了第二还原反应的类型，即，可以采用水热还原反应对混合物溶液进行还原。另外，提供了本申请的第二还原反应为水热还原反应时的第二预设条件的要求，在满足该要求的第二预设条件下，能够得到较优的还原效果和复合效果。
在第一方面的一些可选的实现方式中，采用有机酸盐在第一预设条件下对中间复合物进行第一还原反应，包括：将有机酸盐和中间复合物分别置于反应容器的两端，并在真空、预设温度的环境下进行第一还原反应，以获得复合光催化剂，其中，第一预设条件为：预设温度为350-550℃，真空度为0.1-100Pa，反应时间为6-24小时。
在本申请的第一方面中，通过将有机酸盐和中间复合物分别置于反应容器的两端，能够避免有机酸盐和中间复合物直接接触，从而便于在反应结束后获得复合光催化剂。另外，此处提供了本申请第一还原反应的第一预设条件的要求，在满足第一预设条件要求的情况下，操作者可以获得较优的还原效果。
第二方面，本申请实施例提供了一种石墨烯复合光催化剂的制备方法，其包括：采用有机酸盐在第一预设条件下对第一化合物进行第一还原反应，以获得第三化合物，其中，第一化合物和第三化合物均为半导体化合物，并且均具有光催化性能；在第二预设条件下对氧化石墨烯和第三化合物的混合物溶液进行第二还原反应，以获得复合光催化剂。
在本申请的第二方面中，利用有机酸盐在第一预设条件能够分解生成的还原性气体的原理，将第一化合物还原成第三化合物。第三化合物尽管具有一定的光催化作用，但是，本申请为了提高其在降解有机物时的吸附性，进一步地使氧化石墨烯和第三化合物进行第二还原反应，生成第三化合物与石墨烯的复合物，以在提高光催化剂的催化性的同时利用提高有机物的吸附性能，从而实现更佳的催化效果。
在第二方面的一些可选的实现方式中，采用有机酸盐在第一预设条件下对第一化合物进行第一还原反应，包括：将有机酸盐和第一化合物分别置于反应容器的两端，并在真空、预设温度的环境下进行第一还原反应，以获得第三化合物，其中，第一预设条件为：预设温度为350-550℃，真空度为0.1-100Pa，反应时间为6-24小时。
在这种可选的实施例中，通过将有机酸盐和第一化合物分别置于反应容器的两端，能够避免有机酸盐和第一化合物直接接触，从而便于在反应结束后获得第三化合物。另外，此处提供了本申请第一还原反应的第一预设条件的要求，在满足第一预设条件要求的情况下，操作者可以获得较优的还原效果。
在第二方面的一些可选的实现方式中，在第二预设条件下对氧化石墨烯和第三化合物的混合物溶液进行第二还原反应，包括：将氧化石墨烯分散于水和乙醇中并搅拌，加入第三化合物、分散并搅拌均匀后得到混合物溶液。
在这种可选的实施例中，通过将氧化石墨烯分散于水和乙醇中并加入第三化合物、分散，能够使氧化石墨烯和第三化合物充分地分散于乙醇溶液中，从而为接下来将进行的第二还原反应做准备。
在第二方面的一些可选的实现方式中，在将氧化石墨烯分散于水和乙醇中搅拌，加入第三化合物、分散并搅拌均匀后得到混合物溶液之后，该方法还包括：在第二预设条件下对混合物溶液进行第二还原反应，取出反应物、洗涤并进行干燥处理，从而获得复合光催化剂。
在这种可选的实施例中，采用第二还原反应能够将氧化石墨烯至少部分地还原成石墨烯，并且生成第三化合物与石墨烯的复合物，以在提高光催化剂的催化性的同时利用提高有机物的吸附性能，从而实现更佳的催化效果。
在第二方面的一些可选的实现方式中，在在第二预设条件下对混合物溶液进行第二还原反应时，第二还原反应为水热还原反应或紫外光还原反应；当第二还原反应为水热还原反应时，第二预设条件为：反应温度为100-200℃，反应时间为3-24小时。
在这种可选的实施例中，在这种可选的实施例中，提供了第二还原反应的类型，即，可以采用水热还原反应或紫外光还原反应对混合物溶液进行还原。另外，提供了本申请的第二还原反应为水热还原反应时的第二预设条件的要求，在满足该要求的第二预设条件下，能够得到较优的还原效果和复合效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请第一方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法的流程图；
图2为本申请第一方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法的具体流程图；
图3为采用本申请第一方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法制出的复合光催化剂的电子显微镜照片；
图4为本申请第二方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法的流程图；
图5为采用本申请第一方面和第二方面的石墨烯复合光催化剂的制备方法制出的复合光催化剂与对照实验制备出的复合光催化剂的催化效果对照图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请实施例提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法中，采用了有机酸盐在高温下分解生成还原性气体的原理，并通过还原性气体在特定的条件下对诸如钛源的化合物进行还原反应，从而生成诸如TiO2-x(还原型二氧化钛)的光催化剂。另外，为了增强光催化剂的催化性能，本申请实施例将诸如TiO2-x的光催化剂与石墨烯进行复合，以获得吸附性能更强、光生载流子分离效率更高的复合光催化剂。本申请实施例的方法能够在满足制备过程成本低廉、安全的同时，显著地提高光催化效果。
请参照图1，本申请第一方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法100包括：步骤S110和步骤S120。
步骤S110：获得石墨烯和第一化合物的中间复合物。
步骤S120：采用有机酸盐在第一预设条件下对中间复合物进行第一还原反应，以获得复合光催化剂。
下面结合图2对本申请实施例提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法100的各个步骤进行详细的描述。
步骤S110：获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，其中，第一化合物为半导体化合物并具有光催化性能。
在此步骤中，步骤S110具体地可包括步骤S112和S114。
S112：将氧化石墨烯分散于水和乙醇中，加入第二化合物、分散并调节pH值，搅拌均匀后得到混合物溶液，其中，第二化合物为包含与第一化合物相同金属离子的化合物。
根据最终获得的复合光催化剂的不同，上述金属离子可以是钛离子、锡离子、钨离子、钒离子等、铁离子、钴离子。相应地，第一化合物可以是TiO2(二氧化钛)、SnO2(二氧化锡)、WO3(三氧化钨)、V2O5(五氧化二钒)、Fe2O3(三氧化二铁)、CoO(氧化钴)等具有光催化性能的氧化物半导体化合物。
在第一实施例中，采用了氧化石墨烯和第二化合物作为前驱体，其中，氧化石墨烯可以是以石墨粉、高锰酸钾、硫酸等为原料，根据Hummers法制作而成的氧化石墨烯。当然，也可采用本领域技术人员熟知的其他方法制得氧化石墨烯。
进一步地，第二化合物为包含与第一化合物相同金属离子的化合物。示例性地，在第一实施例中，第二化合物与第一化合物均含有钛离子，第二化合物为钛酸四丁酯。可选地，第二化合物可以是四氯化钛、硫酸钛、异丙醇钛、硫酸氧钛等。
在第一实施例中，首先，将100mg的氧化石墨烯分散于100mL乙醇中，并采用超声波搅拌器对含有氧化石墨烯的分散液进行超声搅拌1个小时。然后，量取14mL钛酸四丁酯并逐滴地加入上述含有氧化石墨烯的分散液中，从而获得钛酸四丁酯和石墨烯的混合溶液。
在第二实施例中，所加入的氧化石墨烯和作为钛源的第二化合物的量与第一实施例不同。在该实施例中，将50mg氧化石墨烯分散于100mL乙醇中，并采用超声波搅拌器对含有氧化石墨烯的分散液进行超声搅拌1个小时。然后，量取5mL四氯化钛并逐滴地加入上述含有氧化石墨烯的分散液中，从而获得四氯化钛和石墨烯的混合溶液。
进一步地，在获得钛酸四丁酯(或四氯化钛)和石墨烯的混合溶液之后，为了准备接下来的水热反应，通常需要对混合溶液的pH值进行调节，具体地，可采用了1mL硝酸(可替代地，醋酸或盐酸)以及5mL水将pH值调至4-7，继续搅拌2个小时，以获得pH值调节后的、均匀的混合物溶液。
在其他的一些实施例中，第二化合物可以为具有Sn离子、W离子、V离子、Fe离子、Co离子等金属离子的化合物，操作步骤类似于第一实施例中针对钛酸四丁酯所采取的操作，在调节pH值之后，最终可以获得含Sn离子、W离子、V离子、Fe离子、Co离子等金属离子的化合物中的至少一种化合物与石墨烯的混合溶液。
通过将氧化石墨烯分散于水和乙醇中并加入第二化合物、分散，能够使氧化石墨烯和第二化合物充分地分散于乙醇溶液中。通过调节pH值，可以为接下来将进行的第二还原反应做准备。
S114：在第二预设条件下对混合物溶液进行第二还原反应，取出反应物、洗涤并进行干燥处理，从而获得中间复合物。
在对步骤S112中获得的混合物溶液进行第二还原反应时，第二还原反应为水热还原反应。在第一实施例中，第二还原反应为水热还原反应。
具体地，在第一实施例中，将步骤S112中获得的混合物溶液置于反应釜中，并在120℃的温度下进行3小时的水热还原反应。在反应结束之后，取出反应物，并采用去离子水和乙醇对反应物进行洗涤。然后，在60℃的温度下干燥24小时得到部分还原后的石墨烯以及TiO2的复合物，石墨烯和TiO2的复合物即为此步骤中获得的中间复合物。在第二实施例中，水热还原反应的温度与第一实施例不同，所采用的温度为180℃，反应时间同样为3小时，在60℃的温度下干燥24小时同样可以得到部分还原后的石墨烯以及TiO2的复合物。此处提供了本申请的第二还原反应为水热还原反应时的第二预设条件的要求，在满足该要求的第二预设条件下，能够得到较优的还原效果和复合效果。
在其他的一些实施例中，当步骤S112中的第二化合物为具有Sn离子、W离子、V离子、Fe离子、Co离子等金属离子的化合物时，可以获得石墨烯与SnO2、WO3，V2O5、Fe2O3、CoO中的至少一种形成的复合物。
步骤S120：采用有机酸盐在第一预设条件下对中间复合物进行第一还原反应，以获得复合光催化剂。
在此步骤中，将有机酸盐和在步骤S110中获得的中间复合物分别置于反应容器的两端，并在真空、预设温度的环境下进行第一还原反应，以获得复合光催化剂，其中，第一预设条件为：预设温度为350-550℃，真空度为0.1-100Pa，反应时间为6-24小时。通过将有机酸盐和中间复合物分别置于反应容器的两端，能够避免有机酸盐和中间复合物直接接触，从而便于在反应结束后获得复合光催化剂。另外，此处提供了本申请第一还原反应的第一预设条件的要求，在满足第一预设条件要求的情况下，操作者可以获得较优的还原效果。
具体地，在第一实施例中，使用的有机酸盐为甲酸钠，中间复合物为石墨烯和TiO2的复合物。具体地，将10g甲酸钠和在步骤S110中获得的中间复合物分别置于石英舟的两端，并将石英舟置于管式炉的恒温区。其中，将甲酸钠和中间复合物分别置于石英舟两端能够避免有机酸盐与中间复合物直接接触，以便于反应完成后获取复合光催化剂。然后，采用真空泵将反应区域抽至真空状态，真空度为0.1-100Pa，并加热至450℃恒温24小时，在高温下，甲酸钠可以分解生成氢气和一氧化碳，在氢气和一氧化碳的作用下，TiO2可被还原成TiO2-x。并且，氢气和一氧化碳可以对步骤S110中残留的未被还原的氧化石墨烯进一步地还原成石墨烯。在反应结束后，进行冷却并将石英舟取出，从而获得石墨烯和TiO2-x的复合光催化剂。图3为第一实施例制得的石墨烯/TiO2-x复合光催化剂的电子显微镜照片。
在第二实施例中，类似于第一实施例的步骤，不同的是，所使用的甲酸钠的用量为3g，加热的温度为500℃，恒温时间为18小时。最终同样可以获得石墨烯和TiO2-x的复合光催化剂。
在一个实施例中，在真空度为0.1-100Pa的情况下，将甲酸钠和中间复合物加热至550℃的预设温度，并恒温反应6小时，最终获得石墨烯和TiO2-x的复合光催化剂。
在另一个实施例中，在真空度为0.1-100Pa的情况下，将甲酸钠和中间复合物加热至350℃的预设温度，并恒温反应20小时，最终获得石墨烯和TiO2-x的复合光催化剂。
在其他的一些实施例中，在步骤S114中获得石墨烯与SnO2、WO3，V2O5、Fe2O3、CoO中的至少一种形成的复合物的情况下，在S120这个步骤中可以获得石墨烯分别与SnO2-x、WO3-x，V2O5-x、Fe2O3-x、CoO1-x中的至少一种形成的复合光催化剂。
可选地，以上选用的有机酸盐可以是甲酸钾、甲酸锂等在高温下可以生成还原性气体氢气和一氧化碳的有机酸盐。
以上实施例示出了本申请的第一方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法的实施过程。本申请通过诸如水热还原反应的还原反应获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，然后采用有机酸盐在第一预设条件分解生成的还原性气体对中间复合物进行第一还原反应，最终获得复合光催化剂，由于诸如甲酸钠的有机酸盐价格相对较为低廉，因此最终获得的复合光催化剂成本较低，并且该制备过程安全系数较高。
本申请的第二方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法200包括：步骤S210和步骤S220。下面结合图4对石墨烯复合光催化剂的制备方法200进行详述。
步骤S210：采用有机酸盐在第一预设条件下对第一化合物进行第一还原反应，以获得第三化合物，其中，第一化合物和第三化合物均为半导体化合物，并且均具有光催化性能。
类似于本申请第一方面，步骤S210所采用的有机酸盐可以是甲酸钠、甲酸钾、甲酸锂等在高温下可以生成还原性气体氢气和一氧化碳的有机酸盐。第一化合物可以是TiO2、SnO2、WO3、V2O5、Fe2O3、CoO等具有光催化性能的氧化物半导体化合物。同样类似于本申请的第一方面的是，第一预设条件为：预设温度为350-550℃，真空度为0.1-100Pa，反应时间为6-24小时。
具体地，在第三实施例中，采用的有机酸盐为甲酸钠，第一化合物为锐钛矿型TiO2。首先，将2g锐钛矿型TiO2和2g甲酸钠分别置于石英舟的两端，避免两者直接接触，然后将石英舟置于管式恒温区，并用真空泵将反应区域抽至真空，真空度为0.1-100Pa，加热至550℃并在恒温下反应12小时，冷却后并取出反应生成物。由此，便可以得到第三化合物黑色的TiO2-x。在此步骤中，甲酸钠可以在高温下分解生成氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳可以将TiO2还原成第三化合物TiO2-x。在一些实施例中，当第一化合物为SnO2、WO3、V2O5、Fe2O3或CoO时，还原后生成的第三化合物为SnO2-x、WO3-x、V2O5-x、Fe2O3-x或CoO1-x。
在此步骤中，通过将有机酸盐和第一化合物分别置于反应容器的两端，能够避免有机酸盐和第一化合物直接接触，从而便于在反应结束后获得第三化合物。另外，此处提供了本申请第一还原反应的第一预设条件的要求，在满足第一预设条件要求的情况下，操作者可以获得较优的还原效果。
步骤S220：在第二预设条件下对氧化石墨烯和第三化合物的混合物溶液进行第二还原反应，以获得复合光催化剂。
在对步骤S210中获得的第三化合物进行第二还原反应时，第二还原反应为水热还原反应或紫外光还原反应。其中，同样类似于本申请的第一方面的是，第二预设条件为：反应温度为100-200℃，反应时间为3-24小时。此处提供了本申请的第二还原反应为水热还原反应时的第二预设条件的要求，在满足该要求的第二预设条件下，能够得到较优的还原效果和复合效果。
具体地，在第三实施例中，采用了水热还原的方式来获得复合光催化剂。首先，将100mg的氧化石墨烯分散于60mL水和40mL乙醇中，超声搅拌1小时，加入步骤S210获得的第三化合物黑色的TiO2-x，继续搅拌2小时，然后将溶液置于反应釜中，在180℃的温度下水热还原反应12小时，反应结束后，取出反应物继续用紫外光照12小时，以进一步地将产物还原，然后采用去离子水和乙醇反复洗涤多次，在60℃的温度下干燥24小时后，便可获得石墨烯/TiO2-x复合光催化剂。当第三化合物为SnO2-x、WO3-x、V2O5-x、Fe2O3-x或CoO1-x时，采用类似的方式便可获得石墨烯与SnO2-x、WO3-x、V2O5-x、Fe2O3-x或CoO1-x复合产生的复合光催化剂。
在此步骤中，采用第二还原反应能够将氧化石墨烯至少部分地还原成石墨烯，并且生成第三化合物与石墨烯的复合物，以在提高光催化剂的催化性的同时利用提高有机物的吸附性能，从而实现更佳的催化效果。
上述第三实施例为本申请第二方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法的实施过程。本申请的第二方面首先采用有机酸盐在第一预设条件分解生成的还原性气体来对第一化合物进行第一还原反应，以获得第三化合物。本申请第二方面为了提高其在降解有机物时的吸附性，进一步地使氧化石墨烯和第三化合物进行第二还原反应，生成第三化合物与石墨烯的复合物，以在提高光催化剂的催化性的同时利用提高有机物的吸附性能，从而实现更佳的催化效果。另外，由于诸如甲酸钠的有机酸盐价格相对较为低廉，因此最终获得的复合光催化剂成本较低，并且这样的制备复合光催化剂的过程安全系数较高。
为了验证本申请第一方面和第二方面提供的制备方法所制备的复合光催化剂的光催化效果，针对本申请第一方面和第二方面制备的石墨烯/TiO2-x复合光催化剂的实施例，本申请还提供了如下所述的对照实验和验证实验。
对照实验：将100mg氧化石墨烯分散于100mL乙醇中，超声搅拌1小时，量取14mL钛酸四丁酯，并逐滴地加入到氧化石墨烯的分散溶液中，继续加1mL盐酸和5mL水，搅拌2小时后将溶液置于反应釜中，在120℃的温度下进行水热还原反应3小时，反应结束之后，取出反应物并使用去离子水和乙醇反复洗涤多次。在60℃的温度下干燥24小时后得到石墨烯与TiO2的复合催化剂。
验证实验：将第一实施例、第二实施例以及第三实施例制得的石墨烯/TiO2-x复合光催化剂分别标记为样品1、样品2以及样品3。将对照实验制得的石墨烯与TiO2的复合催化剂作为样品4。分别配制四组(第一组、第二组、第三组以及第四组)体积均为100mL、浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液，并均置于降解池中，第一组亚甲基蓝溶液中放入0.05g的样品1，第二组亚甲基蓝溶液中放入0.05g的样品2，第三组亚甲基蓝溶液中放入0.05g的样品3，第四组亚甲基蓝溶液中放入0.05g的样品4。在无光的环境下使催化剂的表面吸附亚甲基蓝30分钟之后，开启带有滤光片(λ≥420nm)的相同的氙灯(功率为300瓦)，通过计算664nm下的吸光度来测定不同时间下亚甲基蓝的降解率。最终，得到如图4所示的亚甲基蓝的降解率随时间的变化图，其中，纵坐标表示亚甲基蓝溶液实时浓度C与初始浓度C0的比值。如图4所示，容易看出：第一组的降解率>第二组的降解率>第三组的降解率>第四组的降解率。由此可见，采用本申请第一方面和第二方面提供的石墨烯复合光催化剂的制备方法所制得的复合光催化剂的催化效果远优于石墨烯与TiO2的复合催化剂。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，其中，所述第一化合物为半导体化合物并具有光催化性能；
采用有机酸盐在第一预设条件下对所述中间复合物进行第一还原反应，以获得所述复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，包括：
将氧化石墨烯分散于水和乙醇中，加入第二化合物、分散并调节pH值，搅拌均匀后得到混合物溶液，其中，所述第二化合物为包含与所述第一化合物相同金属离子的化合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在得到所述混合物溶液之后，所述方法还包括：
在第二预设条件下对所述混合物溶液进行第二还原反应，取出反应物、洗涤并进行干燥处理，从而获得所述中间复合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在对所述混合物溶液进行所述第二还原反应时，所述第二还原反应为水热还原反应；
所述第二预设条件为：反应温度为100-200℃，反应时间为3-24小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用有机酸盐在第一预设条件下对所述中间复合物进行第一还原反应，包括：
将有机酸盐和所述中间复合物分别置于反应容器的两端，并在真空、预设温度的环境下进行所述第一还原反应，以获得所述复合光催化剂，其中，所述第一预设条件为：所述预设温度为350-550℃，真空度为0.1-100Pa，反应时间为6-24小时。
6.一种石墨烯复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
采用有机酸盐在第一预设条件下对第一化合物进行第一还原反应，以获得第三化合物，其中，所述第一化合物和所述第三化合物均为半导体化合物，并且均具有光催化性能；
在第二预设条件下对氧化石墨烯和所述第三化合物的混合物溶液进行第二还原反应，以获得所述复合光催化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用有机酸盐在第一预设条件下对所述第一化合物进行第一还原反应，包括：
将所述有机酸盐和所述第一化合物分别置于反应容器的两端，并在真空、预设温度的环境下进行所述第一还原反应，以获得所述第三化合物，其中，所述第一预设条件为：所述预设温度为350-550℃，真空度为0.1-100Pa，反应时间为6-24小时。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在第二预设条件下对氧化石墨烯和所述第三化合物的混合物溶液进行第二还原反应，包括：
将氧化石墨烯分散于水和乙醇中并搅拌，加入所述第三化合物、分散并搅拌均匀后得到所述混合物溶液。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将氧化石墨烯分散于水和乙醇中搅拌，加入所述第三化合物、分散并搅拌均匀后得到混合物溶液之后，所述方法还包括：
在所述第二预设条件下对所述混合物溶液进行所述第二还原反应，取出反应物、洗涤并进行干燥处理，从而获得所述复合光催化剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述在第二预设条件下对所述混合物溶液进行所述第二还原反应时，所述第二还原反应为水热还原反应或紫外光还原反应；
当所述第二还原反应为水热还原反应时，所述第二预设条件为：反应温度为100-200℃，反应时间为3-24小时。
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