石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法及應用與流程

本發明涉及到無機復合材料技術領域，尤其涉及一種石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法及應用。

背景技術：

石墨烯是一種穩定的二維平面結構功能材料，具有非常優異的導電性、透光性以及較大的比表面積，因而能顯示出其出色的光、電性能以及催化性能。目前，石墨烯已經得到了廣泛關注。通過將石墨烯與半導體納米材料復合，可以制備出性能優異的復合材料。當所制得的材料受到激發光源照射時，光生電子可以從半導體顆粒轉移到石墨烯中，有效抑制光生電子和空穴的復合，提高光生電子和空穴的壽命，從而提高光催化效率，顯著提高光催化材料的性能。這種復合材料在太陽能、鋰電池電極材料和污水處理等領域有著潛在的應用。

二氧化鈦是一種無毒的半導體材料，由于其具有極好的光電轉換能力、優良的穩定性及價廉易得等優異特性，使其在光伏太陽能電池、光催化反應、光催化降解、污水處理等領域有著廣泛的應用，但由于其禁帶較寬的特點，存在著降解活性較慢的缺點。所以人們對二氧化鈦光催化劑進行了廣泛的改性研究，其中包括催化劑表面貴金屬的沉積、半導體光催化劑的復合、光催化劑的離子摻雜、光敏化以及形成中孔結構等。

近年來，出現了石墨烯二氧化鈦的復合材料。目前，石墨烯的制備方法主要有微機械剝離法、化學氣相沉積法、化學還原石墨烯氧化物法和溶劑熱法等，而石墨烯二氧化鈦復合材料的制備方法主要是水熱法、溶劑熱法及熱還原法等，如：

公開號為CN 105964236A，公開日為2016年09月28日的中國專利文獻公開了一種石墨烯/二氧化鈦光催化劑的制備方法，該石墨烯/二氧化鈦納米復合材料由單層石墨烯納米二氧化鈦顆粒組成，所述納米二氧化鈦顆粒分散在石墨烯表面，所述二氧化鈦顆粒為銳鈦礦型晶體。該專利文獻，是通過將前驅體酞酸丁酯分散于一定比例的乙醇/冰醋酸溶液中，再向其加入一定量的氧化石墨烯溶液，通過水熱法及馬弗爐煅燒制得石墨烯/二氧化鈦光催化劑。

公開號為CN 103337611A，公開日為2013年10月02日的中國專利文獻公開了一種石墨烯和二氧化鈦復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：1)將含有鈦離子的前驅體溶于無水乙醇中，配制成溶液，再加入氧化石墨烯溶液，鈦離子將被氧化石墨烯的表面吸附并發生水解，生成非晶態的氫氧化鈦納米微顆粒；將得到的氧化石墨烯和氫氧化鈦復合材料沉積、干燥，即得氧化石墨烯和非晶態氧化鈦復合材料；2)在密閉的高壓水熱反應釜中添加水性溶液，將步驟1)得到的氧化石墨烯和非晶態氧化鈦復合材料置于水性溶液上方，進行氧化石墨烯的還原和非晶態氧化鈦的結晶，即得石墨烯二氧化鈦復合材料。該專利文獻，是將含有鈦離子的前驅體溶于無水乙醇中，配制成溶液，再加入氧化石墨烯溶液，沉積、干燥，再通過水熱法即可得到石墨烯二氧化鈦復合材料。

公開號為CN 105561963A，公開日為2016年05月11日的中國專利文獻公開了一種納米二氧化鈦/氧化石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將氧化石墨烯固體溶解在去離子水和無水乙醇中，超聲處理30-90min；然后加入納米二氧化鈦，攪拌1-3h，使其混合均勻得到懸浮液；接著將懸浮液于100-120℃反應1-3h；最后通過過濾和風干再生得到納米二氧化鈦/氧化石墨烯復合材料。該專利文獻，是將氧化石墨烯溶解于水和乙醇的混合溶液中，再向其中加入納米二氧化鈦，通過攪拌及熱反應，制得石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

公開號為CN 104084186A，公開日為2014年10月08日的中國專利文獻公開了一種石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料，其特征在于，石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料由三維石墨烯骨架和納米二氧化鈦顆粒組成，所述石墨烯具有大孔結構，所述二氧化鈦為介孔二氧化鈦，大孔和介孔相互連通，所述納米二氧化鈦顆粒分散于石墨烯納米片上，所述納米二氧化鈦顆粒填充于所述石墨烯的大孔內，所述二氧化鈦為純銳鈦礦型晶體。該專利文獻，將經溶膠-凝膠法制得的二氧化鈦納米顆粒與氧化石墨烯乙醇溶液混合，超聲分散后加入氨水，通過水熱法及熱還原法相結合制備出石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

以上述專利文獻為代表的現有技術，在制備石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料時，大多是通過水熱法或熱還原法進行，其存在諸多缺陷，主要體現在：

1、水熱法的反應條件一般是高溫高壓，技術難度較大，成本較高；

2、水熱法通常是在密閉容器中進行反應，整個反應過程無法觀察，不直觀，合成時間較長，生產效率低；

3、熱還原法一般需在真空或惰性氣體氛圍下高溫煅燒，能耗高，工藝復雜，安全性較差。

技術實現要素：

本發明為了克服上述現有技術的缺陷，提供一種石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法及應用，本發明制備的石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料對有機染料具有優異的光催化降解性能，能夠廣泛應用于污水處理環保領域，具有制備時間短、效率高、工藝簡單、安全可靠的特點。

本發明通過下述技術方案實現：

石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、使用化學法合成氧化石墨烯，將氧化石墨烯溶于乙醇中經反復高頻超聲、離心得到氧化石墨烯乙醇溶液；

b、稱取二氧化鈦樣品，置于石英試管中，加入乙醇溶液，并超聲分散，得到二氧化鈦乙醇懸濁液；

c、將氧化石墨烯乙醇溶液加入到二氧化鈦乙醇懸濁液中，攪拌并助以超聲均勻分散，得到氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

d、將氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于避光環境中，并向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入20-120分鐘惰性氣體；

e、將通入20-120分鐘惰性氣體后的氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于紫外光環境下，在攪拌及惰性氣體環境中反應0.5-2小時，得到石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

f、將石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于鼓風干燥箱中干燥，經研磨后得到石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

所述步驟a中，化學法合成氧化石墨烯是指通過Hummers法制備氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.2-8.8mg/ml。

所述步驟b中，二氧化鈦樣品為二氧化鈦粉末，稱取量為0.7g，超聲時間為10-30分鐘，得到二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度為5-12g/L。

所述步驟c中，氧化石墨烯乙醇溶液的加入量為400μL-8ml，超聲時間為10-30分鐘。

所述步驟d中，向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入惰性氣體時間為30分鐘。

所述步驟e中，采用的紫外光為300W高壓汞燈，并通過紫外濾光片過濾掉大于400納米波段的光源，高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離為10cm。

所述步驟f中，鼓風干燥箱中的溫度為60-90℃。

石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料，適用于有機染料的光催化降解。

石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料，適用于生活及工業污水處理。

本發明的有益效果主要表現在以下方面：

一、本發明，首先使用化學法合成氧化石墨烯，將氧化石墨烯溶于乙醇中經反復高頻超聲、離心得到氧化石墨烯乙醇溶液；然后稱取二氧化鈦樣品，置于石英試管中，加入乙醇溶液，并超聲分散，得到二氧化鈦乙醇懸濁液；再將氧化石墨烯乙醇溶液加入到二氧化鈦乙醇懸濁液中，攪拌并助以超聲均勻分散，得到氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液；再將氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于避光環境中，并向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入20-120分鐘惰性氣體；再將通入20-120分鐘惰性氣體后的氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于紫外光環境下，在攪拌及惰性氣體環境中反應0.5-2小時，得到石墨烯/二氧化鈦懸濁液；最后將石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于鼓風干燥箱中干燥，經研磨后得到石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。其中，通過采用紫外光源的照射，能夠激活氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中的二氧化鈦顆粒，迅速產生具有極強還原性的光生電子，在數分鐘即可完成氧化石墨烯的還原，同時完成石墨烯與二氧化鈦顆粒間的復合。采用特定的乙醇作為溶劑是因為二氧化鈦在紫外光激發下產生的具有強氧化性的空穴(h+)極易與目標產物光生電子復合，以熱量的形式無用散失，而空穴(h+)可以被乙醇溶液給捕獲，從而極大地減少其與光生電子的復合，延長光生電子的存活時長。整個制備方法，較現有技術而言，整個制備過程溫和，不需要高溫高壓的反應環境，提高了操作安全可靠性；所需設備簡單易得，操作簡單，不需要任何助溶劑、添加劑、催化劑，成本低，整個反應過程無毒、無害、無污染，反應速度快，合成時間短，反應在石英試管中進行，便于直觀的觀察；在室溫條件下即可制得，免除了高溫的環境，避免了復合材料的團聚現象，制得的石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料具有極佳的光催化性能。

二、本發明，步驟a中，化學法合成氧化石墨烯是指通過Hummers法制備氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.2-8.8mg/ml，目前石墨烯的制備方法主要有機械剝離、外延晶體生長法、化學氣象沉積法、氧化石墨的熱膨脹法和還原法。而將石墨氧化成氧化石墨，在超聲條件下得到單層的氧化石墨溶液，再通過化學還原，已成為制備石墨烯的有效途徑。石墨的氧化方法主要有Brodie法、Staudemaier法、Hummers法，均是用無機強質子酸(濃硫酸和發煙硝酸或它們的混合物)處理原始石墨，將強酸小分子插入石墨層間，再用強氧化劑(KMnO₄,KClO₄等)對其進行氧化，其中Brodie法反應時間過長，Straudemaier法使用濃硫酸和發煙硝酸的混合酸處理石墨，對石墨層結構的破壞較為嚴重，相較于這些方法而言，采用特定的Hummers法制備氧化石墨烯，不僅操作簡單、耗時短，而且安全性高，通過將Hummers法制備得到的氧化石墨烯分散于乙醇中，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.2-8.8mg/ml，具有優異的穩定性，可低溫保存兩個月以上。

三、本發明，步驟b中，二氧化鈦樣品為二氧化鈦粉末，稱取量為0.7g，超聲時間為10-30分鐘，得到二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度為5-12g/L，若所配置二氧化鈦乙醇懸濁液濃度低于5g/L，則或導致在紫外光照下氧化鈦受激發所產生的光生電子量過少，無法將后續加入的氧化石墨烯高質量地還原為石墨烯，從而導致所制得的復合物比電阻過大，無法使光生電子與空穴進行分離，進而提高復合材料光催化性能的目的；若所配置二氧化鈦乙醇懸濁液濃度高于12g/L，則會導致氧化鈦過剩，導致不必要的浪費。通過將二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度控制為5-12g/L這個特定范圍，能夠將二者很好的平衡，即：既不會導致氧化鈦過剩造成浪費，又能夠提高復合材料光催化性能。

四、本發明，步驟c中，氧化石墨烯乙醇溶液的加入量為400μL-8ml，超聲時間為10-30分鐘，通過控制氧化石墨烯乙醇溶液的加入量，能夠有效調控石墨烯/二氧化鈦的質量比；超聲時間為10-30分鐘，能夠使二氧化鈦與氧化石墨烯充分接觸，使二者進行充分復合。

五、本發明，步驟d中，向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入惰性氣體時間為30分鐘，在后續的紫外光激發下氧化鈦產生的具有強還原性的光生電子將被溶液中的溶解氧消耗，通過向懸濁液中連續通入惰性氣體30分鐘，能夠有效排出懸濁液中的溶解氧，從而提升減少光生電子的無用損耗，使其將溶液中的氧化石墨烯定向還原為石墨烯。

六、本發明，步驟e中，采用的紫外光為300W高壓汞燈，并通過紫外濾光片過濾掉大于400納米波段的光源，高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離為10cm，采用特定的300W高壓汞燈作為光源，具有足夠大的光照強度，所發射出的紫外光能很好的穿透過不透明的石墨烯二氧化鈦懸濁液，從而充分地激活其中的氧化鈦，使其產生出大量的反應物-光生電子；由于300W高壓汞燈的光源能量較大，容易導致懸濁液的溫度升高，而溶劑乙醇又為易揮發物質，因而將高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離控制為10cm，能夠極大減小傳熱，更好地控制懸濁液的濃度，使反應更加均一穩定的發生。

七、本發明，步驟f中，鼓風干燥箱中的溫度為60-90℃，石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料為納米材料，表面能巨大，極易發生團聚現象，通過將鼓風干燥箱中的溫度控制在60-90℃較低溫度下進行干燥，能夠有效減少團聚現象的發生，進一步控制所制得石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料的優良性能。

附圖說明

圖1為本發明制備的石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料投射電鏡掃描圖；

圖2為本發明制備的石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料X射線衍射掃描圖；

圖3為本發明制備的石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料與純二氧化鈦在光照時間下對羅丹明6G的光催化降解曲線對比圖；

圖4為本發明制備的石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料與純二氧化鈦的降解速率對比柱狀圖。

具體實施方式

實施例1

石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a、使用化學法合成氧化石墨烯，將氧化石墨烯溶于乙醇中經反復高頻超聲、離心得到氧化石墨烯乙醇溶液；

b、稱取二氧化鈦樣品，置于石英試管中，加入乙醇溶液，并超聲分散，得到二氧化鈦乙醇懸濁液；

c、將氧化石墨烯乙醇溶液加入到二氧化鈦乙醇懸濁液中，攪拌并助以超聲均勻分散，得到氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

d、將氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于避光環境中，并向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入20分鐘惰性氣體；

e、將通入20分鐘惰性氣體后的氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于紫外光環境下，在攪拌及惰性氣體環境中反應0.5小時，得到石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

f、將石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于鼓風干燥箱中干燥，經研磨后得到石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

本實施例為最基本的實施方式，較現有技術而言，整個制備過程溫和，不需要高溫高壓的反應環境，提高了操作安全可靠性；所需設備簡單易得，操作簡單，不需要任何助溶劑、添加劑、催化劑，成本低，整個反應過程無毒、無害、無污染，反應速度快，合成時間短，反應在石英試管中進行，便于直觀的觀察；在室溫條件下即可制得，免除了高溫的環境，避免了復合材料的團聚現象，制得的石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料具有極佳的光催化性能。

實施例2

石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a、使用化學法合成氧化石墨烯，將氧化石墨烯溶于乙醇中經反復高頻超聲、離心得到氧化石墨烯乙醇溶液；

b、稱取二氧化鈦樣品，置于石英試管中，加入乙醇溶液，并超聲分散，得到二氧化鈦乙醇懸濁液；

c、將氧化石墨烯乙醇溶液加入到二氧化鈦乙醇懸濁液中，攪拌并助以超聲均勻分散，得到氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

d、將氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于避光環境中，并向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入30分鐘惰性氣體；

e、將通入30分鐘惰性氣體后的氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于紫外光環境下，在攪拌及惰性氣體環境中反應0.8小時，得到石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

f、將石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于鼓風干燥箱中干燥，經研磨后得到石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

所述步驟a中，化學法合成氧化石墨烯是指通過Hummers法制備氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.2mg/ml。

所述步驟b中，二氧化鈦樣品為二氧化鈦粉末，稱取量為0.7g，超聲時間為10分鐘，得到二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度為5g/L。

所述步驟c中，氧化石墨烯乙醇溶液的加入量為400μLml，超聲時間為10分鐘。

所述步驟e中，采用的紫外光為300W高壓汞燈，并通過紫外濾光片過濾掉大于400納米波段的光源，高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離為10cm。

所述步驟f中，鼓風干燥箱中的溫度為60℃。

本實施例為一較佳實施方式。

實施例3

石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a、使用化學法合成氧化石墨烯，將氧化石墨烯溶于乙醇中經反復高頻超聲、離心得到氧化石墨烯乙醇溶液；

b、稱取二氧化鈦樣品，置于石英試管中，加入乙醇溶液，并超聲分散，得到二氧化鈦乙醇懸濁液；

c、將氧化石墨烯乙醇溶液加入到二氧化鈦乙醇懸濁液中，攪拌并助以超聲均勻分散，得到氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

d、將氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于避光環境中，并向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入60分鐘惰性氣體；

e、將通入60分鐘惰性氣體后的氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于紫外光環境下，在攪拌及惰性氣體環境中反應1小時，得到石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

f、將石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于鼓風干燥箱中干燥，經研磨后得到石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

所述步驟a中，化學法合成氧化石墨烯是指通過Hummers法制備氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.4mg/ml。

所述步驟b中，二氧化鈦樣品為二氧化鈦粉末，稱取量為0.7g，超聲時間為15分鐘，得到二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度為7g/L。

所述步驟c中，氧化石墨烯乙醇溶液的加入量為1ml，超聲時間為15分鐘。

所述步驟e中，采用的紫外光為300W高壓汞燈，并通過紫外濾光片過濾掉大于400納米波段的光源，高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離為10cm。

所述步驟f中，鼓風干燥箱中的溫度為70℃。

本實施例為又一較佳實施方式。

實施例4

石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a、使用化學法合成氧化石墨烯，將氧化石墨烯溶于乙醇中經反復高頻超聲、離心得到氧化石墨烯乙醇溶液；

b、稱取二氧化鈦樣品，置于石英試管中，加入乙醇溶液，并超聲分散，得到二氧化鈦乙醇懸濁液；

c、將氧化石墨烯乙醇溶液加入到二氧化鈦乙醇懸濁液中，攪拌并助以超聲均勻分散，得到氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

d、將氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于避光環境中，并向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入80分鐘惰性氣體；

e、將通入80分鐘惰性氣體后的氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于紫外光環境下，在攪拌及惰性氣體環境中反應1.5小時，得到石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

f、將石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于鼓風干燥箱中干燥，經研磨后得到石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

所述步驟a中，化學法合成氧化石墨烯是指通過Hummers法制備氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.6mg/ml。

所述步驟b中，二氧化鈦樣品為二氧化鈦粉末，稱取量為0.7g，超聲時間為25分鐘，得到二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度為9g/L。

所述步驟c中，氧化石墨烯乙醇溶液的加入量為400μL-8ml，超聲時間為25分鐘。

所述步驟e中，采用的紫外光為300W高壓汞燈，并通過紫外濾光片過濾掉大于400納米波段的光源，高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離為10cm。

所述步驟f中，鼓風干燥箱中的溫度為80℃。

本實施例為又一較佳實施方式。

實施例5

石墨烯二氧化鈦光催化復合材料的制備方法，包括以下步驟：

a、使用化學法合成氧化石墨烯，將氧化石墨烯溶于乙醇中經反復高頻超聲、離心得到氧化石墨烯乙醇溶液；

b、稱取二氧化鈦樣品，置于石英試管中，加入乙醇溶液，并超聲分散，得到二氧化鈦乙醇懸濁液；

c、將氧化石墨烯乙醇溶液加入到二氧化鈦乙醇懸濁液中，攪拌并助以超聲均勻分散，得到氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

d、將氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于避光環境中，并向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入120分鐘惰性氣體；

e、將通入120分鐘惰性氣體后的氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于紫外光環境下，在攪拌及惰性氣體環境中反應2小時，得到石墨烯/二氧化鈦懸濁液；

f、將石墨烯/二氧化鈦懸濁液置于鼓風干燥箱中干燥，經研磨后得到石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料。

所述步驟a中，化學法合成氧化石墨烯是指通過Hummers法制備氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.8mg/ml。

所述步驟b中，二氧化鈦樣品為二氧化鈦粉末，稱取量為0.7g，超聲時間為30分鐘，得到二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度為12g/L。

所述步驟c中，氧化石墨烯乙醇溶液的加入量為8ml，超聲時間為30分鐘。

所述步驟d中，向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入惰性氣體時間為30分鐘。

所述步驟e中，采用的紫外光為300W高壓汞燈，并通過紫外濾光片過濾掉大于400納米波段的光源，高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離為10cm。

所述步驟f中，鼓風干燥箱中的溫度為90℃。

本實施例為最佳實施方式，步驟a中，化學法合成氧化石墨烯是指通過Hummers法制備氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.8mg/ml，目前石墨烯的制備方法主要有機械剝離、外延晶體生長法、化學氣象沉積法、氧化石墨的熱膨脹法和還原法。而將石墨氧化成氧化石墨，在超聲條件下得到單層的氧化石墨溶液，再通過化學還原，已成為制備石墨烯的有效途徑。石墨的氧化方法主要有Brodie法、Staudemaier法、Hummers法，均是用無機強質子酸(濃硫酸和發煙硝酸或它們的混合物)處理原始石墨，將強酸小分子插入石墨層間，再用強氧化劑(KMnO₄,KClO₄等)對其進行氧化，其中Brodie法反應時間過長，Straudemaier法使用濃硫酸和發煙硝酸的混合酸處理石墨，對石墨層結構的破壞較為嚴重，相較于這些方法而言，采用特定的Hummers法制備氧化石墨烯，不僅操作簡單、耗時短，而且安全性高，通過將Hummers法制備得到的氧化石墨烯分散于乙醇中，得到的氧化石墨烯乙醇溶液濃度為8.8mg/ml，具有優異的穩定性，可低溫保存兩個月以上。步驟b中，二氧化鈦樣品為二氧化鈦粉末，稱取量為0.7g，超聲時間為30分鐘，得到二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度為12g/L，若所配置二氧化鈦乙醇懸濁液濃度低于5g/L，則或導致在紫外光照下氧化鈦受激發所產生的光生電子量過少，無法將后續加入的氧化石墨烯高質量地還原為石墨烯，從而導致所制得的復合物比電阻過大，無法使光生電子與空穴進行分離，進而提高復合材料光催化性能的目的；若所配置二氧化鈦乙醇懸濁液濃度高于12g/L，則會導致氧化鈦過剩，導致不必要的浪費。通過將二氧化鈦乙醇懸濁液的濃度控制為12g/L，能夠將二者很好的平衡，即：既不會導致氧化鈦過剩造成浪費，又能夠提高復合材料光催化性能。步驟c中，氧化石墨烯乙醇溶液的加入量為8ml，超聲時間為30分鐘，通過控制氧化石墨烯乙醇溶液的加入量，能有效調控石墨烯/二氧化鈦的質量比；超聲時間為30分鐘，能夠使二氧化鈦與氧化石墨烯充分接觸，使二者進行充分復合。步驟d中，向氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液中連續通入惰性氣體時間為30分鐘，在后續的紫外光激發下氧化鈦產生的具有強還原性的光生電子將被溶液中的溶解氧消耗，通過向懸濁液中連續通入惰性氣體30分鐘，能夠有效排出懸濁液中的溶解氧，從而提升減少光生電子的無用損耗，使其將溶液中的氧化石墨烯定向還原為石墨烯。步驟e中，采用的紫外光為300W高壓汞燈，并通過紫外濾光片過濾掉大于400納米波段的光源，高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離為10cm，采用特定的300W高壓汞燈作為光源，具有足夠大的光照強度，所發射出的紫外光能很好的穿透過不透明的石墨烯二氧化鈦懸濁液，從而充分地激活其中的氧化鈦，使其產生出大量的反應物-光生電子；由于300W高壓汞燈的光源能量較大，容易導致懸濁液的溫度升高，而溶劑乙醇又為易揮發物質，因而將高壓汞燈產生的光源與氧化石墨烯/二氧化鈦懸濁液的距離控制為10cm，能夠極大減小傳熱，更好地控制懸濁液的濃度，使反應更加均一穩定的發生。步驟f中，鼓風干燥箱中的溫度為90℃，石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料為納米材料，表面能巨大，極易發生團聚現象，通過將鼓風干燥箱中的溫度控制在90℃較低溫度下進行干燥，能夠有效減少團聚現象的發生，進一步控制所制得石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料的優良性能。

本發明較現有技術方法制備石墨烯/二氧化鈦光催化復合材料的對比如下表1：

表1

從表1可以看出，本發明較公開號CN 105964236A、CN 103337611A、CN 105561963A及CN 104084186A而言，具有制備時間短、效率高、工藝簡單、安全可靠的特點。