本发明涉及光催化材料的制备，具体说是一种含有二氧化钛的复合材料的制备方法。
背景技术：
在众多的环境治理技术中，光催化技术因其具有的特殊优势已引起了人们广泛关注，其最大的优势在于能仅在光照条件下将有机污染物分解为二氧化碳与水，为绿色、高效与低耗治理有机污染物提供了有效途径，有着极好的应用前景。光催化技术的核心是光催化剂，而二氧化钛光催化剂则是最具代表性的光催化材料，其具有光催化活性强、物理化学性质稳定高、耐光腐蚀、廉价易得与良好的环境兼容性等显著特点，并且几乎可以降解一切有机污染物，被公认为是目前最具有应用前景的光催化剂之一。
近年来，石墨烯的发现及应用为二氧化钛的改性创造了条件，研究者利用其优异的电子传输性能，将其引入到光催化领域，制备出石墨烯/二氧化钛复合材料，提高二氧化钛的光催化量子效率。现有的技术中也存在一些掺杂的二氧化钛复合光催化材料。但是，不管是添加石墨烯还是掺杂其他的元素的方光催化剂，其制备方法较为复杂，成本高，且获得催化材料活性仍然较低。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供一种制备简单并可提高光催化活性的含有二氧化钛的复合材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种含有二氧化钛的复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
（1）将氧化硅纳米纤维、氧化石墨和钒盐加入无水乙醇中，并搅拌均匀，再加入氨水、冰乙酸搅拌超声反应，得到悬浮液；
（2）向上述悬浮液中加入硫酸氧钛溶液混合，并搅拌加热反应，得到混合溶液；
（3）将上述混合溶液固液分离，得到固态滤物；
（4）向所述固态滤物中加入铜盐和无水乙醇，并搅拌反应均匀，再固液分离，得到固态前驱体；
（5）将上述前驱体烘干并煅烧，得到含有二氧化钛的复合材料。
作为优选，按质量百分比，所述氧化硅纳米纤维15-25%，石墨烯15-25%，铜盐5-10%，钒盐5-10%，余量为硫酸氧钛。
作为优选，钒盐采用偏钒酸钠。
作为优选，氧化硅纳米纤维的平均粒径为15-25nm。
作为优选，铜盐采用氯化铜。
作为优选，超声反应时间为20-40min。
作为优选，步骤（2）中加热温度为40-60℃，反应时间为20-40min。
作为优选，步骤（4）中搅拌反应时间为1-1.5h。
作为优选，烘干温度为50-80℃，烘干时间10-20min。
作为优选，煅烧温度为150-250℃，煅烧时间60-80min。
从以上技术方案可知，本发明以氧化硅纳米纤维、氧化石墨、钒盐、铜盐和硫酸氧钛为原料可制备出氧化硅纳米纤维和石墨烯为载体并掺杂钒、铜的二氧化钛复合光催化材料，不仅光催化材料的活性高，而且制备方法简单，对设备要求较低，生产周期短，生产投资小，原料廉价易得，很容易实现规模化生产。
具体实施方式
下面详细介绍本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明提供一种含有二氧化钛的复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将氧化硅纳米纤维、氧化石墨和钒盐加入无水乙醇中，并均匀，再加入氨水、冰乙酸搅拌超声反应，得到悬浮液；其中采用的氧化硅纳米纤维的平均粒径为15-25nm，超声反应20-40min。氧化硅纳米纤维作为载体，通过加入氨水、冰乙酸的超声反应，易于制成纤维膜、纤维滤网等形式进行固定，在环境领域中的实用性得到大大提高。
接着，向上述悬浮液中加入硫酸氧钛溶液混合，并搅拌加热反应，得到混合溶液。在实施过程中，钒盐可采用偏钒酸钠，其与硫酸氧钛在氨水和加热可得到充分反应，一般采用40-60℃的温度反应20-40min；而氧化石墨则可在加热的条件，并通过偏钒酸钠和硫酸氧钛生成的产物还原成石墨烯。
然后，将上述混合溶液固液分离，得到固态滤物；并向所述固态滤物中加入铜盐和无水乙醇，并搅拌反应均匀，再固液分离，得到固态前驱体；本发明采用铜盐为氯化铜，搅拌反应时间为1-1.5h；由此基本实现了铜反应过程在无水条件下进行，因为在有水条件下，铜离子在晶化过程中会生成新的铜氧化物，会阻碍催化剂的催化活性位点的暴露。
最后，将上述前驱体烘干，烘干温度为50-80℃，烘干时间10-20min；然后进行低温煅烧，煅烧温度为150-250℃，煅烧时间60-80min；低温煅烧不会破坏石墨烯和铜的结构，从而获得含有二氧化钛的光催化复合材料。其以二氧化钛为光催化材料，采用氧化硅、石墨烯为载体，并掺杂铜、钒，提高了二氧化钛的光催化活性表面，极大地发挥了二氧化钛的光催化作用，从而大大提高了复合材料的光催化效果。且在制备过程中，按质量百分比，氧化硅纳米纤维10-20%，石墨烯10-20%，铜盐10-20%，钒盐10-20%，余量为硫酸氧钛。二氧化钛负载于氧化硅纳米纤维的表面，形成具有高负载牢固度、强亲水性、高吸附性与强催化活性的二氧化钛复合光催化材料，该复合材料在微观上呈现纳米纤维状结构，比表面积达到250m2/g以上，具有较高的光化学稳定性、对有机污染物具有较强的选择吸附性以及较强的光催化活性。
石墨烯作为载体，可使二氧化钛颗粒通过化学键负载在石墨烯上，有效提高了光催化材料的活性，石墨烯作为一种良好的电子导体，太阳光照射下，能快速把光生电子转移，有效抑制电子和空穴对的复合，从而提高光催化剂的产氢活性。铜盐采用氯化铜，由此在光催材料中引入了铜离子，可使铜离子进入二氧化钛晶胞从而令二氧化钛纳米复合材料产生更多催化活性位点，进一步提高材料的光催化活性。钒盐采用偏钒酸钠，因为钛、钒二者具有相似性，两者的离子半径很接近，所以通过偏钒酸钠掺杂钒，可保证钒离子很容易进入二氧化钛晶体中，从而获得钒元素均匀掺杂的光催化材料。
由上可知，本发明以二氧化钛为光催化材料，采用氧化硅纳米纤维和石墨烯为载体，可使生成的二氧化钛较好的负载在复合载体上，且氧化硅和石墨烯的融合性能好，石墨烯可填充在氧化硅纳米纤维的空隙处，使得整个复合载体较为平整，有利于负载二氧化钛。同时本发明还掺杂铜和钒，其中钒为过渡金属，其与铜的性质差别大，而与钛的性质相近，因此掺杂铜钒，不仅不会产生相互干涉现象，而且两者相互作用可以更容易进入二氧化钛的晶胞中，从而大大提高二氧化钛的光催化活性表面。采用本发明的光催化材料，经常规实验检测，在90min内对甲基橙的降解率达到97%以上，比普通的光催化材料可提高5-15%的光催化效果。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。