一種銀修飾的TiO₂/石墨烯/膨潤土復合材料及其制備方法

一種銀修飾的TiO₂/石墨烯/膨潤土復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于污水處理領域，一種銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復合材料，其中膨潤土與石墨烯質量比為50:1～5，所述銀與石墨烯質量比為15～20:1。上述銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復合材料的制備方法，步驟如下：(1)將氧化石墨烯懸濁液中加入水合肼和二氧化鈦溶液，再向其中滴加硝酸銀溶液，同時進行超聲震蕩；(2)待硝酸銀溶液滴加完成后向反應體系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩；(3)將上述得到的中間產物烘干后在惰性氣氛下進行煅燒，最終得到復合材料。本申請中制備方法簡單，材料低廉、易得，不僅具有重金屬的吸附效果，同時具備光催化效果，能夠有效對有機污染物降解。
【專利說明】
一種銀修飾的T i O2/石墨烯/膨潤土復合材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于污水處理領域，尤其涉及一種銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復合材料 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟的發展和科技的進步，大量的工業廢水、生活污水以及各種采礦廢 水不斷向自然環境中釋放，導致我國面臨著嚴重的水污染問題。由于重金屬污染的毒性高、 分布廣、易于生物體內富集及危害持續時間長的特點，對水體生物及人體健康造成了嚴重 的影響。因此如何去除水體中的重金屬污染已成為環境保護研究者關注的問題。目前已開 發應用的廢水中重金屬的處理方法主要有物理法、化學法、物理化學法和生物法。
[0003] 另外，有機污染物對環境的污染同樣不容忽視，同樣對環境造成了巨大威脅。有機 廢水排放到水體后難以被生物降解，會對水生動物和人類產生了潛在的危害甚至致癌。光 催化法是處理水體燃料的主要方法之一，其研究熱點主要集中在新型光催化劑的開發與利 用方面。但是現有技術中光催化材料制備過程復雜，原料昂貴，同時對含有重金屬的有機廢 水很難達到良好的去除效果。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是克服現有技術存在的光催化材料制備過程復雜，原料昂貴的缺 陷，提供一種銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料及其制備方法。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土 復合材料，其中膨潤土與石墨稀質量比為50:1~5,所述銀與石墨稀質量比為15~20:1， Ti〇2與石墨烯質量比為50~80:1。
[0006] 上述銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，步驟如下：
[0007] (1)將氧化石墨烯懸濁液中加入水合肼和二氧化鈦溶液，再向其中滴加硝酸銀溶 液，同時進彳丁超聲震蕩；
[0008] (2)待硝酸銀溶液滴加完成后向反應體系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩；
[0009] (3)將步驟(2)得到的中間產物烘干后在惰性氣氛下進行煅燒，最終得到銀修飾的 Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料。
[0010] 進一步地，為有利于氧化石墨烯和硝酸銀的還原，步驟（1)中將硝酸銀溶液前將反 應體系pH調節為7~10。
[0011] 作為優選，步驟(1)中將硝酸銀溶液前將反應體系pH調節為8。
[0012] 進一步地，為避免反應過于劇烈，所述的硝酸銀滴加速度為20~30滴/min。
[0013] 作為優選，步驟(1)所述的水合肼與氧化石墨烯質量比為1:1~1.5。
[0014] 作為優選，為保證膨潤土與石墨烯混合均勻且保證硝酸銀完全反應，步驟(2)所述 的超聲震蕩時間為2~lOmin。
[0015] 進一步地，步驟(1)和步驟(2)反應體系溫度控制在60~100°C。
[0016]作為優選，步驟(1)和步驟(2)反應體系溫度控制在80°C。
[0017] 作為優選，步驟(3)所述的煅燒溫度為600~800°C。
[0018] 有益效果:本申請中將銀修飾的二氧化鈦、石墨烯、膨潤土三者進行復合，制備方 法簡單，材料低廉、易得，不僅具有重金屬的吸附效果，同時具備光催化效果，能夠有效對有 機污染物降解。在制備過程中采用一步法，同時進行氧化石墨烯以及硝酸銀的還原，不僅有 利于Ag的原位生長，而且在膨潤土的作用下，使得Ag分布均勻，不會產生自身團聚。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1
[0020] 一種銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復合材料的制備方法，步驟如下：（1)將氧化石 墨烯懸濁液(氧化石墨烯均勻分散在水溶液中，下同）中加入水合肼，控制水合肼與氧化石 墨烯質量比為1:1.2，并調節反應體系pH為7，保證反應體系溫度為60°C，再向其中以30滴/ min滴加硝酸銀溶液，同時進行超聲震蕩；
[0021] (2)待硝酸銀溶液滴加完成后向反應體系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩，超 聲震蕩時間為5min;
[0022] (3)將步驟(2)得到的中間產物烘干后在惰性氣氛700°C下進行煅燒，最終得到銀 修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料，通過氧化石墨稀、膨潤土及硝酸銀的加入量控制膨 潤土與石墨稀質量比為50:1，銀與石墨稀質量比為15:1，Ti〇2與石墨稀質量比為60:1。
[0023] 實施例2
[0024] 一種銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復合材料的制備方法，步驟如下：（1)將氧化石 墨烯懸濁液中加入水合肼，控制水合肼與氧化石墨烯質量比為1:1，并調節反應體系PH為 10,保證反應體系溫度為90°C，再向其中以20滴/min滴加硝酸銀溶液，同時進行超聲震蕩；
[0025] (2)待硝酸銀溶液滴加完成后向反應體系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩，超 聲震蕩時間為IOmin;
[0026] (3)將步驟(2)得到的中間產物烘干后在惰性氣600 °C下進行煅燒，最終得到銀修 飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料，通過氧化石墨稀、膨潤土及硝酸銀的加入量控制膨潤 土與石墨稀質量比為50:5,銀與石墨稀質量比為20:1，Ti〇2與石墨稀質量比為50:1。
[0027] 實施例3
[0028] 一種銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復合材料的制備方法，步驟如下：（1)將氧化石 墨烯懸濁液中加入水合肼，控制水合肼與氧化石墨烯質量比為1:1.5,并調節反應體系pH為 10,保證反應體系溫度為l〇〇°C，再向其中以25滴/min滴加硝酸銀溶液，同時進行超聲震蕩；
[0029] (2)待硝酸銀溶液滴加完成后向反應體系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩，超 聲震蕩時間為4min;
[0030] (3)將步驟(2)得到的中間產物烘干后在惰性氣800 °C下進行煅燒，最終得到銀修 飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料，通過氧化石墨稀、膨潤土及硝酸銀的加入量控制膨潤 土與石墨稀質量比為50:3,銀與石墨稀質量比為18:1，Ti〇2與石墨稀質量比為80:1。
[0031] 實施例4
[0032] 一種銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復合材料的制備方法，步驟如下：（1)將氧化石 墨烯懸濁液中加入水合肼，控制水合肼與氧化石墨烯質量比為1:1.2,并調節反應體系pH為 8,保證反應體系溫度為80°C，再向其中以30滴/min滴加硝酸銀溶液，同時進行超聲震蕩；
[0033] (2)待硝酸銀溶液滴加完成后向反應體系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩，超 聲震蕩時間為2min;
[0034] (3)將步驟(2)得到的中間產物烘干后在惰性氣750 °C下進行煅燒，最終得到銀修 飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料，通過氧化石墨稀、膨潤土及硝酸銀的加入量控制膨潤 土與石墨稀質量比為50:2,銀與石墨稀質量比為16:1，Ti〇2與石墨稀質量比為70:1。
[0035] 對比例1
[0036]將實施例4中的步驟(2)省略，最終得到銀修飾的TiO2/石墨烯復合材料，其他同實 施例4。
[0037] 對比例2
[0038] 將實施例4中制備方法替換為如下步驟：（1)將氧化石墨烯懸濁液中加入水合肼和 二氧化鈦溶液，然后加入膨潤土懸濁液，控制水合肼與氧化石墨烯質量比為1:1.2,并調節 反應體系pH為8，保證反應體系溫度為80°C，再向其中以30滴/min滴加硝酸銀溶液，同時進 行超聲震蕩，硝酸銀溶液滴加完成后繼續超聲震蕩2min;
[0039] (2)將步驟（1)得到的中間產物烘干后在惰性氣750 °C下進行煅燒，最終得到銀修 飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料，通過氧化石墨稀、膨潤土及硝酸銀的加入量控制膨潤 土與石墨稀質量比為50:2,銀與石墨稀質量比為16:1，Ti〇2與石墨稀質量比為70:1。
[0040] 對比例3
[0041] 將實施例4中步驟(2)調整為，待硝酸銀溶液滴加完成后繼續反應2min，向反應體 系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩，超聲震蕩時間為2min，其他條件同實施例4。
[0042]將上述各實施例及對比例中制備的復合材料0.03g分別添加至IOOmL同時含15mg/ U9K2Cr2〇7和10mg/L的亞甲基藍廢水中（用對比例1中的復合材料時，同時在廢水中加入 0.02g膨潤土，并攪拌均勻），在300W的氙燈(PLS-SXE)為光源，在是室溫條件下反應30min。 經測定，Gr去除率及亞甲基藍去除率如下表1所示：
[0043] 表 1
[0044]
[0045] 由以上表1中數據可知，經過本發明方法制備的銀修飾的TiO2/石墨烯/膨潤土復 合材料對重金屬Cr的吸附以及對亞甲基藍的降解和吸附效果較好，而不添加膨潤土或膨潤 土加入順序與本發明方法不同時，復合材料的對污水處理效果大大降低，可能是二氧化鈦 和銀的在復合材料中的分布以及石墨烯以膨潤土復合結構發生了變化，影響了最終的處理 效果。
[0046] 應當理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。由 本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【主權項】
1. 一種銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料，其特征在于:其中膨潤土與石墨稀質量 比為50:1~5,所述銀與石墨烯質量比為15~20:1 ,TiO2與石墨烯質量比為50~80:1。2. 根據權利要求1所述的銀修飾的T i 〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于：（1)將氧化石墨烯懸濁液中加入水合肼和二氧化鈦溶液，再向其中滴加硝酸銀溶液，同 時進彳丁超聲震蕩； (2) 待硝酸銀溶液滴加完成后向反應體系中加入膨潤土懸濁液，同時超聲震蕩； (3) 將步驟(2)得到的中間產物烘干后在惰性氣氛下進行煅燒，最終得到銀修飾的TiO2/ 石墨稀/膨潤土復合材料。3. 根據權利要求2所述的銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于:步驟(1)中將硝酸銀溶液前將反應體系pH調節為7~10。4. 根據權利要求3所述的銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于:步驟(1)中將硝酸銀溶液前將反應體系pH調節為8。5. 根據權利要求2所述的銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于:所述的硝酸銀滴加速度為20~30滴/min。6. 根據權利要求2所述的銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于:步驟(1)所述的水合肼與氧化石墨烯質量比為1:1~1.5。7. 根據權利要求2所述的銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于:步驟(2)所述的超聲震蕩時間為2~lOmin。8. 根據權利要求2所述的銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于:步驟(1)和步驟(2)反應體系溫度控制在60~100 °C。9. 根據權利要求8所述的銀修飾的T i 〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征在 于:步驟(1)和步驟(2)反應體系溫度控制在80°C。10. 根據權利要求2所述的銀修飾的Ti〇2/石墨稀/膨潤土復合材料的制備方法，其特征 在于:步驟(3)所述的煅燒溫度為600~800°C。
【文檔編號】B01J21/18GK105921140SQ201610301851
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】王建新, 黃小紅, 蔣曉曙
【申請人】江蘇城工建設科技有限公司