CN109433178A - 一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明实施例提供了一种二氧化钛‑氧化石墨烯的载体光催化剂及其制备方法，包括载体及覆盖于载体表面的二氧化钛‑氧化石墨烯复合材料；所述载体的密度小于水。本发明实施例提供的二氧化钛‑氧化石墨烯的载体光催化剂，将二氧化钛‑氧化石墨烯复合材料覆盖于载体表面，使催化剂易于回收；通过采用本发明的制备方法制备的二氧化钛‑氧化石墨烯的载体光催化剂，所述二氧化钛‑氧化石墨烯复合材料在载体表面分布均匀，因而具有较高的催化性能。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，特别是涉及一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂及其制备方法。
背景技术
随着工业的发展，工业生产排放出的废水中含有大量成分复杂、浓度较高、难生物降解的物质，给生态环境和人类健康带来了危害。在涌现出的众多水处理方法中，光催化技术以其反应条件温和、可直接利用太阳能等特点受到了环保行业从业者的青睐，成为了废水处理技术的热点。二氧化钛-氧化石墨烯复合材料作为一种光催化材料，具有催化性能好，无污染等特点受到越来越多的重视。然而现有技术生产的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料多为粉末状态，一般难以回收；而采用现有方法固定于载体上的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料往往分布不均，易团聚，造成催化效率不高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，以实现催化剂的高效利用与回收。具体技术方案如下：
本发明第一方面提供了一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，包括载体及覆盖于载体表面的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料；所述载体的密度小于水。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述载体选自表面经粗糙处理的石英空心球、玻璃空心球、金属空心球、陶瓷空心球中的至少一种。
本发明第二方面提供了本发明第一方面所述的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将氧化石墨粉末在纯水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液，所述氧化石墨烯悬浮液中，氧化石墨烯的质量浓度为0.5～1.0g/L；
步骤二：依次将钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水加入无水乙醇中，搅拌60～120分钟，然后转移至40～50℃水浴中，继续搅拌60～80分钟，得到白色凝胶；
步骤三：将步骤一所得氧化石墨烯悬浮液加入到步骤二所得白色凝胶中，所述氧化石墨烯悬浮液与所述白色凝胶的体积比为1:(5～20)，搅拌24～48小时，获得二氧化钛-氧化石墨烯混合液；
步骤四：将载体浸渍在步骤三所得混合液中，浸渍温度为60～80℃，浸渍时间16～32小时；
步骤五：将步骤四浸渍处理后的载体干燥后，在惰性气体中，400～450℃焙烧4～8小时，冷却后即得到二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述氧化石墨粉末通过Hummer法制备，具体步骤如下：
(1)在冰水浴中，向30mL浓硫酸中依次加入1g石墨和0.5g硝酸钠，搅拌5 分钟后，加入6g高锰酸钾，继续搅拌反应2小时；
(2)加入50mL纯水，升温至98℃，并保持30分钟；
(3)加入5mL双氧水终止反应；
(4)趁热过滤，并用盐酸和纯水清洗过滤物至中性，所得过滤物60℃烘干，即得到氧化石墨粉末。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述超声分散时间为2～4小时。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水、无水乙醇的体积比为(10～20)：(2～4)：(10～15)：(30～50)。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述惰性气体选自氮气、二氧化碳、氩气及氦气中的至少一种。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述载体选自表面粗糙处理的石英空心球、玻璃空心球、金属空心球、陶瓷空心球中的至少一种。
本发明实施例提供的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，将二氧化钛- 氧化石墨烯复合材料覆盖于载体表面，使催化剂易于回收；通过采用本发明的制备方法制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，所述二氧化钛-氧化石墨烯复合材料在载体表面分布均匀，因而具有较高的催化性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例2制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂表面的显微照片；
图2为对比例1制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂表面的显微照片；
图3为对比例2制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂表面的显微照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明第一方面提供了一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，包括载体及覆盖于载体表面的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料；所述载体的密度小于水。
本文中，载体的“密度小于水”是指该载体能够漂浮于水面；包括使用密度小于水的材质制备的载体；也包括将密度大于水的材料制成合理的形状或结构，使其能够漂浮于水面上。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所述载体选自表面经粗糙处理的石英空心球、玻璃空心球、金属空心球、陶瓷空心球中的至少一种。
所述表面粗糙处理是指通过物理或者化学的方法，使相对光滑的表面变得粗糙，例如砂纸、砂轮打磨，或者采用酸碱溶液处理，此为本领域常用的技术手段，本领域技术人员可根据材料的种类以及尺寸选择合适的方法，本发明在此不做限定。示例性地，利用酸碱对载体表面进行预处理，清洗载体，使得原有的孔洞清洗干净或者利用酸碱的腐蚀性在载体表面形成孔洞，增加载体的比表面积，从而使二氧化钛-氧化石墨烯复合材料牢固的附着在载体表面。
在本发明第一方面的一些实施方式中，所使用的载体均由无机材料组成，对水体无污染；另外采用空心球的形式，载体材料漂浮在水体表面，利于催化剂的回收；空心球在市面上廉价易得，并且可以根据项目需求加工成景观展示的效果。
在本发明第一方面的一些实施方式中，空心球的直径选自1-200mm。
本发明第二方面提供了本发明第一方面所述的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将氧化石墨粉末在纯水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液，所述氧化石墨烯悬浮液中，氧化石墨烯的质量浓度为0.5～1.0g/L；
步骤二：依次将钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水加入到无水乙醇中，搅拌60～ 120分钟，然后转移至40～50℃水浴中，继续搅拌60～80分钟，得到白色凝胶；
步骤三：将步骤一所得氧化石墨烯悬浮液加入到步骤二所得白色凝胶中，所述氧化石墨烯悬浮液与所述白色凝胶的体积比为1:(5～20)，搅拌24～48小时，获得二氧化钛-氧化石墨烯混合液；
步骤四：将载体浸渍在步骤三所得混合液中，浸渍温度为60～80℃，浸渍时间16～32小时；
步骤五：将步骤四浸渍处理后的载体干燥后，在惰性气体中，400～450℃焙烧4～8小时，冷却后即得到二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂。
本发明中，对温度没有特别说明即为常温下或室温下，即相关操作不需要特别考虑温度影响，不需要加热或制冷处理。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述氧化石墨粉末可以购自商业途径，也可以通过Hummer法制备，具体步骤如下：
(1)在冰水浴中，向30mL浓硫酸(质量分数98％)中依次加入1g石墨和0.5g硝酸钠，搅拌5分钟后，加入6g高锰酸钾，继续搅拌反应2小时；在此过程中需要控制反应温度不超过35℃；
(2)加入50mL纯水，升温至98℃，并保持30分钟；
(3)加入5mL双氧水终止反应；
(4)趁热过滤，并用盐酸和纯水清洗过滤物至中性，所得过滤物60℃烘干，即得到氧化石墨粉末。
本发明所述的Hummer法为本领域制备氧化石墨烯常用的方法，本领域技术人员也可根据实际情况对反应条件进行适当调整，本发明在此不做限定。
在本发明第二方面的一些实施方式中，步骤一中超声分散时间为2～4小时，有利于氧化石墨烯的均匀分散。
在本发明第二方面的一些实施方式中，步骤二中的搅拌速度可以为200～ 300r/min。
本领域制备二氧化钛-氧化石墨烯混合液的常用方法是将氧化石墨烯悬浮液直接与钛酸四丁酯、冰醋酸、无水乙醇等混合，一步生成二氧化钛-氧化石墨烯混合液；此方法生成的二氧化钛-氧化石墨烯混合液中，二氧化钛容易聚团，因此二氧化钛难以均匀分布于石墨烯表面；而本发明中，发明人意外地发现，先将钛酸四丁酯、冰醋酸、少量蒸馏水加入到无水乙醇，制备成凝胶，少量蒸馏水的加入使钛酸四丁酯发生初步水解，产生少量二氧化钛，能够使二氧化钛初步得到均匀分散，当后续加入氧化石墨烯后，已生成的二氧化钛能够在氧化石墨烯表面迅速占位，减少其他物质在石墨烯表面的吸附，提高了二氧化钛的负载率，同时也能够使二氧化钛在氧化石墨烯表面分布更均匀。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水、无水乙醇的体积比为(10～20)：(2～4)：(10～15)：(30～50)。
步骤四中，通过浸渍，使二氧化钛和氧化石墨烯通过化学沉积均匀附着于载体表面。
在本发明第二方面的一些实施方式中，步骤五中的干燥可以在鼓风干燥箱中烘干12-24小时。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述惰性气体选自氮气、二氧化碳、氩气及氦气中的至少一种。
在本发明第二方面的一些实施方式中，所述载体选自表面经粗糙处理的石英空心球、玻璃空心球、金属空心球、陶瓷空心球中的至少一种。
本发明中所述的纯水可以为实验室常用的蒸馏水或去离子水。
实施例1氧化石墨烯粉末制备
1、在冰水浴中，向装有30mL浓硫酸(浓度98％)的锥形瓶中依次加入1g 石墨和0.5g硝酸钠，搅拌5min后，加入6g高锰酸钾，继续搅拌反应2h，温度不超过35℃；
2、加入50mL纯水，升温至98℃，并保持30min；
3、加入5mL双氧水(30％浓度)终止反应；热过滤，并用盐酸和纯水清洗过滤物至中性，所得过滤物60℃烘干即为氧化石墨烯粉末。
本发明的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂的制备
实施例2
1、将实施例1制备的氧化石墨烯粉末在纯水中超声分散4h，得到氧化石墨烯悬浮液，其中氧化石墨烯的质量浓度为1.0g/L；
2、室温下，依次将钛酸四丁酯20mL、冰醋酸4mL、蒸馏水15mL加入50mL 无水乙醇中，在搅拌速度200～300r/min条件下搅拌120min后转移到50℃水浴锅中，继续搅拌80min得到白色凝胶；
3、将10mL氧化石墨烯悬浮液加入100mL白色凝胶中，常温下搅拌48h，即得二氧化钛-氧化石墨烯混合液；
4、将表面粗糙处理的直径为100mm的陶瓷空心球浸渍于混合液中，浸渍温度为80℃，浸渍时间32h；
5、将浸渍处理后的陶瓷空心球提拉出后，转入鼓风干燥箱内烘干24h，在氮气保护下，450℃焙烧8h，冷却后即得到二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂。
实施例3
按照实施例2的方法制备二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，与实施例 2不同之处在于：载体采用直径为10mm的石英空心球。
实施例4
按照实施例2的方法制备二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，与实施例 2不同之处在于：载体采用直径为200mm的铁质空心球。
实施例5
按照实施例2的方法制备二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，与实施例 2不同之处在于：室温下，依次将钛酸四丁酯10mL、冰醋酸2mL、蒸馏水10mL 加入50mL无水乙醇中。
实施例6
按照实施例2的方法制备二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，与实施例 2不同之处在于：室温下，依次将钛酸四丁酯20mL、冰醋酸4mL、蒸馏水15mL 加入30mL无水乙醇中。
对比例1另一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂的制备
1、将实施例1制备的氧化石墨烯粉末在纯水中超声分散4h，得到氧化石墨烯悬浮液，其中氧化石墨烯的质量浓度为1.0g/L；
2、向10mL氧化石墨烯悬浮液中加入1g二氧化钛粉末，常温下搅拌48h，即得二氧化钛-氧化石墨烯混合液；
3、将表面粗糙处理的陶瓷空心球浸渍与混合液中，浸渍温度为80℃，浸渍时间32h；
4、将浸渍处理后的陶瓷空心球提拉出后，转入鼓风干燥箱内烘干24h，在氮气保护下，450℃焙烧8h，冷却后即得到二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂。
对比例2另一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂的制备
1、将实施例1制备的氧化石墨烯粉末在纯水中超声分散4h，得到氧化石墨烯悬浮液，其中氧化石墨烯的质量浓度为1.0g/L；
2、在搅拌速度为50r/min条件下依次缓慢将聚乙二醇、冰醋酸和钛酸四丁酯加入到无水乙醇中配成混合液，其质量浓度依次为：聚乙二醇2.5g/L，冰醋酸0.3g/L，钛酸四丁酯0.lg/L；
3、取步骤一配制的氧化石墨烯水悬浮液2mL，以滴加速度为50μL/min滴加到步骤二配制的30mL混合液中，15℃下匀速搅拌1天，形成二氧化钛-氧化石墨烯混合液；
4、将表面粗糙处理的陶瓷空心球浸渍与混合液中，浸渍温度为80℃，浸渍时间32h；
5、将浸渍处理后的陶瓷空心球提拉出后，转入鼓风干燥箱内烘干24h，在氮气保护下，450℃焙烧8h，冷却后即得到二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂。
实施例2、对比例1和对比例2制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂表面的显微电镜分析
实施例2、对比例1和对比例2所制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂表面的显微电镜照片分别如图1、图2和图3所示，可以看出，图2中可见沟壑状结构，如图2中黑色虚线所圈位置所示，说明对比例1所制备的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料在载体表面主要呈块状结构，可以理解为，一块一块的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料散布于载体表面，其中图2中的沟壑状结构即为块状结构的边界；图3中白色实线所圈位置中几乎没有负载上二氧化钛-氧化石墨烯复合材料，其显示的是载体表面，由此可以说明，对比例2所制备的二氧化钛- 氧化石墨烯的载体光催化剂中，二氧化钛-氧化石墨烯复合材料在载体表面分布并不均匀。而图1中显示的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料连续地布满载体表面，既没有分块的现象，也没有未覆盖的情况，说明采用本发明的方法制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，其表面二氧化钛-氧化石墨烯复合材料更均匀。
取同一批煤化工反渗透浓水为处理对象，在废水中分别放入实施例2、对比例1和对比例2所制备的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，经过4h的日光照射后，煤化工反渗透浓水污染物去除率如表1所示：
表1
| COD去除率/％ | 脱色率/％ | |
| 实施例2 | 79.2 | 87.5 |
| 对比例1 | 70.1 | 60.2 |
| 对比例2 | 73.4 | 78.5 |
从结果中可以看出，在相同条件下，本发明的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂对污水中污染物的处理效果要明显优于其他方法制备的二氧化钛- 氧化石墨烯的载体光催化剂，说明本发明的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂具有较高的催化性能。
以上对本发明所提供的一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其中心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护。
Claims (8)
1.一种二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，其特征在于，包括载体及覆盖于载体表面的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料；所述载体的密度小于水。
2.如权利要求1所述的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂，其特征在于，所述载体选自表面经粗糙处理的石英空心球、玻璃空心球、金属空心球、陶瓷空心球中的至少一种。
3.权利要求1所述的二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将氧化石墨粉末在纯水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液，所述氧化石墨烯悬浮液中，氧化石墨烯的质量浓度为0.5～1.0g/L；
步骤二：依次将钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水加入到无水乙醇中，搅拌60～120分钟，然后转移至40～50℃水浴中，继续搅拌60～80分钟，得到白色凝胶；
步骤三：将步骤一所得氧化石墨烯悬浮液加入到步骤二所得白色凝胶中，所述氧化石墨烯悬浮液与所述白色凝胶的体积比为1:(5～20)，搅拌24～48小时，获得二氧化钛-氧化石墨烯混合液；
步骤四：将载体浸渍在步骤三所得混合液中，浸渍温度为60～80℃，浸渍时间16～32小时；
步骤五：将步骤四浸渍处理后的载体干燥后，在惰性气体中，400～450℃焙烧4～8小时，冷却后即得到二氧化钛-氧化石墨烯的载体光催化剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化石墨粉末通过Hummer法制备，具体步骤如下：
(1)在冰水浴中，向30mL浓硫酸中依次加入1g石墨和0.5g硝酸钠，搅拌5分钟后，加入6g高锰酸钾，继续搅拌反应2小时；
(2)加入50mL纯水，升温至98℃，并保持30分钟；
(3)加入5mL双氧水终止反应；
(4)趁热过滤，并用盐酸和纯水清洗过滤物至中性，所得过滤物60℃烘干，即得到氧化石墨粉末。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声分散时间为2～4小时。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水、无水乙醇的体积比为(10～20)：(2～4)：(10～15)：(30～50)。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述惰性气体选自氮气、二氧化碳、氩气及氦气中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载体选自表面粗糙处理的石英空心球、玻璃空心球、金属空心球、陶瓷空心球中的至少一种。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112138645A (zh) * | 2020-11-02 | 2020-12-29 | 上海第二工业大学 | 一种玻璃纤维球束负载GO/TiO2光催化剂及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102728339A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-17 | 华北电力大学 | 多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO2光触媒复合材料及其制备方法 |
| CN103143338A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-06-12 | 四川农业大学 | 一种多孔二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN105551828A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-04 | 郑州大学 | 一种纳米二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN106732356A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 中南林业科技大学 | 一种氧化石墨烯负载二氧化钛耦合材料的制备方法及应用 |
-
2018
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102728339A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-17 | 华北电力大学 | 多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO2光触媒复合材料及其制备方法 |
| CN103143338A (zh) * | 2013-03-21 | 2013-06-12 | 四川农业大学 | 一种多孔二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN105551828A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-04 | 郑州大学 | 一种纳米二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN106732356A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 中南林业科技大学 | 一种氧化石墨烯负载二氧化钛耦合材料的制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 徐蕾等: "《负载型多酸光催化材料及应用》", 31 March 2015 * |
| 李栋等: ""石墨烯/二氧化钛复合光催化组件的制备及性能研究"", 《工业安全与环保》 * |
| 杨颖等: "《石墨烯基复合材料的制备及性能研究》", 31 December 2015 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112138645A (zh) * | 2020-11-02 | 2020-12-29 | 上海第二工业大学 | 一种玻璃纤维球束负载GO/TiO2光催化剂及其制备方法 |
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