专利名称：低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及光催化材料制备领域，具体是一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺。
背景技术：
随着环境污染及能源危机的加剧，纳米二氧化钛(TiO2)光催化氧化技术已广泛应用于环境、能源等各个领域。在TiO2光催化降解有机污染物过程中，TiO2光催化剂被紫外光激发后将产生电子和空穴的分离，但其中绝大部分的光生电子和空穴在迁移至催化剂表面前都重新复合，导致TiO2光催化效率降低。为了在光催化剂表面有效地转移电荷，必须减缓或者消除光生电子-空穴的复合。另一方面，锐钛矿型TiO2是宽禁带半导体(Eg=3.2eV)，只能响应短波长的紫外光部分(λ <387 nm，约占太阳能的5%)，而太阳光谱中占绝大多数的可见光部分(能量约占45%)未能被有效利用，研制可见光响应的半导体光催化剂，将使通过化学方式有效转化太阳能成为可能。通过掺杂制备TiO2复合材料，可在一定程度上解决上述两个问题，但掺杂元素的种类、含量、制备方法等均会对光催化活性和太阳能利用率产生不同的影响。作为一种新型的碳纳米材料，石墨烯(Graphene)因其室温下高的电子迁移率(20000 cm2.V-1.s-1 )、高的比表面积(2600 m2.g-Ι)、高的热导率(3000 W.m-Ι.Κ-1),高强度(130 GPa)和量子霍尔效应等受到科研工作者的极大关注。氧化石墨烯(Grapheneoxide,GO)可看作是由羧基、羟基和环氧基修饰的石墨烯。由于石墨烯的性质对化学掺杂、结构的形变以及吸附结合的物质等非常敏感，所以氧化石墨烯表面的基团会导致氧化石墨烯性质与石墨烯性质有很大的差别。研究表明:氧化石墨烯的物理、化学性质具有可调性，例如，氧化石墨烯的禁带宽度可随着氧化程度的不同而改变，而且氧化石墨烯的半导体导电类型也具有可调 性，既可以为η型半导体，也可以为P型半导体。基于此性质，通过控制氧化石墨烯的氧化程度可将其作为电子受体材料，若将TiO2颗粒与氧化石墨烯复合，在两种材料的界面上将会发生光生电子的转移，从而降低光生电子-空穴的复合，提高TiO2的光催化效率。与此同时，由于能带结构的调整，氧化石墨烯还将发挥光敏剂的作用，使TiO2的吸收范围延伸至可见光区域，有效提高TiO2对太阳光的利用率。目前关于TiO2与石墨烯/氧化石墨烯复合材料的研究还处于起步阶段。将TiO2负载于石墨烯/氧化石墨烯上主要有两种方法，即一步法和两步法。一步法是采用水热法在含石墨烯或氧化石墨的悬浮液中加入钛的前驱体，然后使其水解生成TiO2负载在石墨烯 / 氧化石墨上(Zhou K., Zhu Y., Yang X.，Jiang X.，Li, C.，Preparation ofgraphene_Ti02 composites with enhanced photocatalytic activity [J].New Journalof Chemistry, 2011, 35: 353-359.),但该法不能保证石墨烯的有效分散,甚至会出现石墨烯的团聚，后期的热处理还可能导致石墨烯氧化；两步法是先分别制得石墨烯或氧化石墨烯的悬浮液和二氧化钛悬浮液，然后将二者混合在一起制备复合材料(Zhang H., Lv X.，Li Y.，Wang Y.，Li J.P25-graphene composite as a high performance photocatalyst[J].ACS Nano, 2010，4(1): 380-386.)，此法制备得到的复合物中TiO2在石墨烯/氧化石墨烯上团聚严重，且分布不均匀。鉴于此，本发明基于库仑静电引力机理，采用改进的溶胶凝胶法在低温制备氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决纳米二氧化钛光催化氧化技术工业化应用过程中可见光利用率低和易失活的问题，而提供一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料的工艺。本发明是通过以下技术方案实现的:
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(1)按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.0Γ0.25、钛的前驱体与去离子水的体积比为1: f 15、钛的前驱体与醇的体积比为1:0.f 2，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理30^60 min，得到氧化石墨烯水分散液(氧化石墨的亲水性和较大的层间距均有利于其在水中通过超声的方法进行剥离得到氧化石墨烯，在大量含氧官能团的作用下，氧化石墨烯彼此之间存在静电斥力作用，可以达到较好的分散效果)；
(3)向氧化石墨烯水 分散液中滴加酸，调节其pH值至广4，得到溶液A(氧化石墨烯的酸性水溶液，pH值为广4)；
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液B (钛醇盐的醇溶液)；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以0.5^3 mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在4(Γ100 ° C下反应2Γ72 h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液(此步骤中，溶液A、B的滴加顺序必须是溶液B滴加到溶液A中，即必须是钛醇盐的醇溶液滴加到氧化石墨烯的酸性水溶液，因为要在低温制备得到锐钛矿型TiO2,需确保钛醇盐的水解反应足够快，而且在缩聚反应发生之前彻底水解，即:对钛醇盐而言，任何瞬间参加反应的水量远远过量，将溶液B滴加到溶液A，通过严格控制滴加速度和溶液A的酸性,可保证钛醇盐水解反应时水量过量，利于其充分水解；反之，若将溶液A滴加到溶液B中，钛醇盐不能发生完全水解，此时得到的为无定型TiO2，需经高温焙烧才能使TiO2晶化)；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于25飞O ° C的真空环境中干燥6 48 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。上述制备过程中，所述的钛的前驱体为钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、硫酸钛中的一种，所述的酸为盐酸、硝酸、醋酸中的一种，所述的醇为乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或任意比例的几种。进一步地,上述步骤(5)中,溶液B滴加到溶液A中的滴加速度优选lmL/min。此步骤中的滴加速度对制备得到的复合材料中TiO2的分散度有重要的影响，如果滴加过快的话，TiO2会发生严重的团聚现象，因此，通过反复试验得出，以0.5^3 mL/min的速度滴加为宜，其中又以lmL/min的滴加速度最好，该滴加速度使得复合材料中TiO2的分散度达到最好，制备得到的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的性能达到最优。上述步骤(6)中，对氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液进行离心洗涤时，先采用去离子水洗涤再采用无水乙醇洗涤或是先采用无水乙醇洗涤再采用去离子水洗涤或是采用去离子水和无水乙醇任意比例的混合液洗涤。本发明方法制得的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料中二氧化钛的晶型为锐钛矿型。图1为本发明方法制备所得的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料的TEM图，从TEM照片中可观察到明显的晶格条纹，晶格条纹间距为0.353 nm,对应于锐钦矿型TiO2的(101)晶面。锐钛矿型二氧化钛是具有高活性的，一般现有的方法先在低温下制备得到无定型二氧化钛(无催化活性)，然后经高温(450° C左右)进行焙烧才可得到该矿型的二氧化钛；而本发明方法在低温(40-100° C)即可制备得到了锐钛矿型二氧化钛。图2为本发明方法制备所得的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料和对照实施例1制备的纯TiO2的X射线衍射图谱，通过与纯TiO2相比，氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料中无氧化石墨烯的特征衍射峰(衍射峰在2 Θ =24.7°附近出现)，这是由于氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料中氧化石墨烯的含量少，低于仪器的检测限。与标准谱峰进行对照，氧化石墨烯/二氧化钛复合材料中所出现的衍射峰分别对应于锐钛矿型Ti02( JCPDS n0.03-065-5714)的(101)、(004)、(200)、(211)、(204)、(220)和(215)，利用 Scherrer 公式在衍射峰(101)处进行粒径计算，得氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料中TiO2的晶粒大小为9.7 nm。图3为本发明方法制备所得的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料与对照实施例1制备的纯TiO2紫外可见漫反射光谱图，由图可知，TiO2与氧化石墨烯复合后，其吸收边带明显红移，向可见光区移动。此外，申请人还对本发明方法制备得到的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料进行了光催化实验，并将催化 效果与市售商品P25的催化效果进行的对比，具体实验为:取本发明方法制得的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料并加入到浓度为0.55 mmol.L-1的喹啉溶液中，每IL喹啉溶液中氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料的加入量为1.5g，然后将混合溶液在避光下反应60 min达到吸附平衡，然后开启光强为2.05 mff.cm-2的可见光灯管(λ =420nm)在Luzchem 4V光反应器中进行光催化降解实验，每隔30 min取2 mL反应水样，经离心分离后，取其上清液进行定量分析。经过光催化实验证明，本发明方法制得的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料具有高的可见光催化活性，与目前商品化产品P25相比，性能更加优越。其具体光催化效果如图4所示，表明本发明方法的氧化石墨烯复合TiO2能够有效提高其可见光催化效率。本发明方法无需特殊装置，无需高温条件，合成温度低，在100° C以下就可以实现合成，并且合成过程工艺简单，操作方便，对环境友好。本发明制备得到的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料在可见光区吸收明显增强且吸收边带发生明显红移，能够有效利用太阳光，同时经过光催化实验证明所制备复合材料具有良好的可见光催化降解性能，催化活性远远高于市售商品化产品。
图1为本发明所制备的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料的TEM图。图2为本发明所制备的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料与对照实施例1制备的TiO2的XRD谱图。图3为本发明所制备的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料与对照实施例1制备的TiO2紫外可见漫反射光谱图。图4为本发明所制备的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料与市售商品P25可见光下降解喹啉的曲线图。
具体实施例方式下面通过具体制备实施例、对照实施例和应用实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步的具体的说明:
制备实施例1
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.05、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 15、钛的前驱体与醇的体积比为1:0.4，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理35 min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至2，得到溶液A;
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液
B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以lmL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在80 ° C下反应36 h,最后得到氧化石墨稀/ 二氧化钦溶液；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液采用去离子水和无水乙醇先后进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于30 ° C的真空环境中干燥24 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。本实施例中，所述的钛的前驱体为钛酸正丁酯，所述的酸为硝酸，所述的醇为异丙醇。制备实施例2
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.01、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 3、钛的前驱体与醇的体积比为1:0.9，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理50min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至3，得到溶液A;
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以0.5mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在60 ° C下反应48h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液采用无水乙醇和去离子水先后进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于40 ° C的真空环境中干燥18 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。本实施例中，所述的钛的前驱体为钛酸正丁酯，所述的酸为硝酸，所述的醇为乙醇。制备实施例3
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.1、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 10、钛的前驱体与醇的体积比为1:1.5，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理30min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至1，得到溶液A;
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液
B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以2mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在100 ° C下反应24h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液采用去离子水和无水乙醇先后进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于50 ° C的真空环境中干燥10 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。本实施例中，所述的钛的前驱体为钛酸异丙酯，所述的酸为硝酸，所述的醇为异丙醇。制备实施例4
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.15、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 1、钛的前驱体与醇的体积比为1:2，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理40min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至1，得到溶液A;
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液
B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以1.5mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在40 ° C下反应72h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液；(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液采用无水乙醇和去离子水先后进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于60 ° C的真空环境中干燥8 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。本实施例中，所述的钛的前驱体为钛酸异丙酯，所述的酸为硝酸，所述的醇为乙醇。制备实施例5
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.25、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 6、钛的前驱体与醇的体积比为1:0.1，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理55min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至4，得到溶液A；
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液
B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以3mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在70 ° C下反应30h,最后得到氧化石墨稀/ _■氧化钦溶液；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液采用去离子水和无水乙醇任意比例的混合液进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于45 ° C的真空环境中干燥6 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料。本实施例中，所述的钛的前驱体为硫酸钛，所述的酸为盐酸，所述的醇为丁醇。制备实施例6
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.2、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 15、钛的前驱体与醇的体积比为1: 1，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理45min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至2，得到溶液A;
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液
B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以2.5mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在55 ° C下反应40h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液采用去离子水和无水乙醇先后进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于25 ° C的真空环境中干燥39h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。 本实施例中，所述的钛的前驱体为钛酸异丙酯，所述的酸为醋酸，所述的醇为按任意比例混合的乙醇和异丙醇。制备实施例7
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.17、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 13、钛的前驱体与醇的体积比为1:1.8，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理60min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至4，得到溶液A；
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液
B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以0.8mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在50 ° C下反应60h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液采用去离子水和无水乙醇任意比例的混合液进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于55 ° C的真空环境中干燥48 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料。本实施例中，所述的钛的前驱体为四氯化钛，所述的酸为硝酸，所述的醇为按任意比例混合的乙醇和丁醇。制备实施例8
一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，包括如下步骤:
(O按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.23、钛的前驱体与去离子水的体积比为I: 5、钛的前驱体与醇的体积比为1:1.2，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇；
(2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理32min,得到氧化石墨烯水分散液；
(3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至3，得到溶液A；
(4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液
B ；
(5)在搅拌状态下，将溶液B以2.2mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在90 ° C下反应54h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液；
(6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液采用无水乙醇和去离子水先后进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于35 ° C的真空环境中干燥32 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。本实施例中，所述的钛的前驱体为钛酸异丙酯，所述的酸为醋酸，所述的醇为按任意比例混合的乙醇、异丙醇和丁醇。对照实施例1
将钛酸正丁酯和异丙醇以体积比1:0.4配制钛醇盐的醇B，在搅拌状态下，将溶液B以ImL/min的速度滴加到pH为2 (硝酸调节)的去离子水溶液A (钛酸正丁酯和去离子水质量比为1:0.05)中；然后在80 ° C条件下反应36 h得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液；将氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液采用去离子水和无水乙醇离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于30 ° C的真空环境中干燥24 h，最后将干燥后的产物研磨得到氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料。本发明所述的一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料的工艺已经通过具体的实例进行了描述，本领域技术人员可借鉴本发明内容，适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/ 二氧化钛复合材料的工艺，其特征在于，包括如下步骤: (1)按钛的前驱体与氧化石墨的质量比为1:0.0Γ0.25、钛的前驱体与去离子水的体积比为1: f 15、钛的前驱体与醇的体积比为1:0.f 2，分别称/量取钛的前驱体、氧化石墨、去离子水和醇； (2)将步骤(I)中称取的氧化石墨分散于步骤(I)中量取的去离子水中，超声剥离处理30^60 min,得到氧化石墨烯水分散液； (3)向氧化石墨烯水分散液中滴加酸，调节其pH值至广4，得到溶液A; (4)将步骤(I)中称取的钛的前驱体溶解于步骤(I)中量取的醇中，搅拌均匀得到溶液B ； (5)在搅拌状态下，将溶液B以0.5^3 mL/min的速度全部滴加至溶液A中，之后对混合溶液进行加热，使其在4(Γ100 ° C下反应2Γ72 h，最后得到氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液； (6)将步骤(5)中得到的氧化石墨烯/二氧化钛溶液进行离心洗涤，离心洗涤完毕后倒掉上清液，并将沉淀物于25飞O ° C的真空环境中干燥6 48 h，最后将干燥后的产物研磨即得到了氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。
2.根据权利要求1所述的低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，其特征在于:所述的钛的前驱体为钛酸正丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、硫酸钛中的一种，所述的酸为盐酸、硝酸、醋酸中的一种，所述的醇为乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或任意比例的几种。
3.根据权利要求1或2所述的低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，其特征在于:上述步骤(5)中，溶液B滴加到溶液A中的滴加速度优选ImL/min。
4.根据权利要求1或2所述的低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，其特征在于:上述步骤(6)中，对氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液进行离心洗涤时，先采用去离子水洗涤再采用无水乙醇洗涤或是先采用无水乙醇洗涤再采用去离子水洗涤或是采用去离子水和无水乙醇任意比例的混合液洗涤。
5.根据权利要求3所述的低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，其特征在于:上述步骤(6)中，对氧化石墨烯/ 二氧化钛溶液进行离心洗涤时，先采用去离子水洗涤再采用无水乙醇洗涤或是先采用无水乙醇洗涤再采用去离子水洗涤或是采用去离子水和无水乙醇任意比例的混合液洗涤。
全文摘要
本发明公开了一种低温制备具有高可见光活性的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的工艺，其目的在于解决纳米二氧化钛光催化氧化技术工业化应用过程中可见光利用率低和易失活的问题。本发明利用氧化石墨烯含氧基团随氧化程度不同的化学掺杂差异性和氧化程度对氧化石墨烯禁带宽度的可调性，在低温制备氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。本发明整个合成过程工艺简单，操作方便，成本低廉，对环境友好；制备的氧化石墨烯/二氧化钛复合材料具有高的可见光催化降解活性，降解有机污染物能力远高于目前市售的光催化剂。
文档编号B01J21/18GK103212394SQ20131012101
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者荆洁颖, 冯杰, 李文英, 于伟泳 申请人:太原理工大学