光催化材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光催化復合材料制備領域，特別涉及一種修飾在石墨烯G上的雙晶型T i O2光催化材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]二氧化鈦被廣泛地用來光解水、殺菌和制備太陽能敏化電池等，特別是在環境保護方面，二氧化鈦作為光催化劑更是展現了廣闊的應用前景。銳鈦礦、板鈦礦、金紅石是自然存在的三種二氧化鈦同質多形體，在這三種同質多形體中，銳鈦礦已被證實是最有活性的，但是其只能吸收紫外光，對太陽能的利用率很低；金紅石活性較低，而板鈦礦在催化方面很少被研究，因為它具有亞穩定性，所以過去合成純相板鈦礦有很大困難。市售的銳鈦礦-金紅石二氧化鈦P25被證明在催化應用方面比純相銳鈦礦和純相金紅石的活性優越。
[0003]最近已有雙晶銳鈦礦-板鈦礦T12的相關研究，但未見被修飾在石墨烯G上的銳鈦礦/板鈦礦二氧化鈦納米晶體的報道。雙晶銳鈦礦-板鈦礦T12無毒、性能穩定，是一種重要的無機材料，其具有較高的折光系數和穩定的物理化學性能，并且具有抗化學和光腐蝕、光催化活性高、對水污染物中有機物降解無選擇性、礦化徹底、無二次污染等優點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種修飾在石墨烯G上的雙晶型T12光催化材料的制備方法，用以滿足解決環境問題的要求。
[0005]本發明是這樣來實現的，具體制備方法如下:
(1)稱取尿素用水溶解后，再加入1ml二羥基乳酸絡鈦酸銨，然后將該混合溶液轉移至容量瓶中用水定容至10ml ;
(2)稱取20mg氧化石墨烯置于燒杯中，將步驟(I)得到的已定容的10ml混合溶液倒入裝有氧化石墨烯的燒杯中，用保鮮膜將燒杯密封，超聲處理8-10h，超聲功率為200w，確保氧化石墨烯分散，并和二羥基乳酸絡鈦酸銨充分接觸；
(3)超聲處理后，將步驟(2)得到的混合溶液轉移至一個250ml的聚四氟乙烯襯里不銹鋼高壓反應釜中，密封并將其置于電熱爐中，在160°C下反應24h ;
(4)步驟(3)的反應結束后，使聚四氟乙烯襯里不銹鋼高壓反應釜自然冷卻至室溫，然后高速離心得沉淀，沉淀用去離子水洗滌3遍，再將沉淀在60°C下干燥24h，研磨，最后在400°C下比和&混合氣體中煅燒Ih，即得。
[0006]本發明所述的二羥基乳酸絡鈦酸銨中水的質量分數為50%，由Sigma-Aldrich公司提供；
本發明所述的&和N 2混合氣體中的H 2體積分數為5%，N 2的體積分數為95%。
[0007]本發明通過控制尿素的濃度合成單晶銳鈦礦Ti02/G，雙晶銳鈦礦-板鈦礦Ti02/G，單晶板鈦礦Ti02/G，銳鈦礦T1Jl乎為球形納米顆粒，板鈦礦打02呈棒狀納米顆粒，雙晶銳鈦礦-板鈦礦T12為球形和棒型的復合形狀，它們均勻地和單層石墨烯結合在一起，石墨烯薄膜像地毯一樣可以保護雙晶銳鈦礦-板鈦礦Ti02。雙晶銳鈦礦-板鈦礦Ti02/G性能比單晶銳鈦礦Ti02/G，單晶板鈦礦Ti02/G更活潑。石墨烯是一種二維蜂窩狀的碳原子結構，被廣泛地用于制備半導體復合納米材料，石墨烯作為一種完美的電子傳遞者，可以有效地抑制光生載流子的再結合，從而提高光催化活性。另外，石墨烯有著大的表面積，可以提供許多表面活性位，增大對反應物的吸附量。基于這些原因，把石墨烯引入到雙晶銳鈦礦-板鈦礦中，用于提高他們的光催化活性，同時增加材料的穩定性，使該復合材料具有優良的光催化性能，從而制備出綜合性能優越的光催化材料。本實驗所用藥品及產品均無毒，可謂是環境友好型材料。
[0008]本發明的優點:本發明從復合材料的角度出發，將氧化石墨烯與雙晶銳鈦礦-板鈦礦二氧化鈦復合在一起，制備出復合光催化材料，具有較高的折光系數和穩定的物理化學性能，并且抗化學和光腐蝕、光催化活性較高。因此，該復合材料在光解水、殺菌和制備太陽能敏化電池等方面，特別是在環境保護方面，有著廣闊的應用前景。
[0009]
【附圖說明】
[0010]圖1為實施例1-6制得的產物的X射線衍射分析圖；
圖2為實施例1-6制得的產物在模擬太陽光下用于降解50ml 1PPm的甲基橙溶液的降解曲線圖。
【具體實施方式】
[0011]下面通過實施例對本發明作進一步說明，實施例1-6制得的復合物用AxBy表示，X, Y分別表不銳鈦礦和板鈦礦的相分數。
[0012]實施例1
(1)稱取0.6g的尿素用水溶解后，再加入1ml 二羥基乳酸絡鈦酸銨，然后將該混合溶液轉移至容量瓶中用水定容至100ml，此時尿素在定容后的混合溶液中的濃度為0.1M ;
(2)稱取20mg氧化石墨烯置于燒杯中，將步驟(I)得到的已定容的10ml混合溶液倒入裝有氧化石墨烯的燒杯中，用保鮮膜將燒杯密封，超聲處理8h，超聲功率為200w，確保氧化石墨烯分散，并和二羥基乳酸絡鈦酸銨充分接觸；
(3)超聲處理后，將步驟(2)得到的混合溶液轉移至一個250ml的聚四氟乙烯襯里不銹鋼高壓反應釜中，密封并將其置于電熱爐中，在160°C下反應24h ;
(4)步驟(3)的反應結束后，使聚四氟乙烯襯里不銹鋼高壓反應釜自然冷卻至室溫，然后高速離心得沉淀，沉淀用去離子水洗滌3遍，再將沉淀在60°C下干燥24h，研磨，最后在400°C下比和&混合氣體中煅燒Ih，即得。
[0013]所得產物為Ti02A100/G。取50mg該產物在模擬太陽光下用于降解50ml 1PPm的甲基橙溶液，120min后，降解率達63.86%。
[0014]實施例2
步驟(I)中加入尿素量為1.5g，尿素在定容后的混合溶液中的濃度為0.25M，步驟(2)、(3),(4)同實施例1o
[0015]所得產物為Ti02A90B10/G，取50mg該產物在模擬太陽光下用于降解50ml 1PPm的甲基橙溶液，120min后，降解率達80.07%。
[0016]實施例3
步驟(I)中加入尿素量為3.0g，尿素在定容后的混合溶液中的濃度為0.5M，步驟(2)、
(3),(4)同實施例1o
[0017]所得產物為Ti02A75B25/G，取50mg該產物在模擬太陽光下用于降解50ml 1PPm的甲基橙溶液，120min后，降解率達94.82%。
[0018]實施例4
步驟(I)中加入尿素量為6.0g，尿素在