[发明专利]一种二氧化钛纳米管/石墨烯复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种二氧化钛纳米管/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：（1）先用强质子酸进行前期氧化处理处理石墨，形成石墨层间化合物，然后加入强氧化剂对其进行氧化，形成亲水的氧化石墨；

（2）氧化石墨经过冷却、稀释、超声剥离后，离心得到溶液中分散稳定的氧化石墨烯，经抽滤、烘干，得到氧化石墨烯粉体；

（3）将TiO₂P25纳米颗粒、碱液、醇类有机溶剂混合搅拌，然后将氧化石墨烯粉体分散至混合溶液中搅拌；

（4）将步骤（3）得到的混合溶液体系转移至反应釜中，密闭反应后，冷却至室温，分离得到白色沉淀，洗涤、煅烧，得到TiO₂纳米管/石墨烯复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述强质子酸选自浓硫酸、浓硝酸、高氯酸、浓盐酸、浓磷酸、过硫酸钾、五氧化二磷中的1种或至少2种的组合，优选浓硫酸、过硫酸钾、五氧化二磷的组合；

优选地，所述强质子酸与石墨的质量比为（6-10）∶1，优选6.13∶1；

优选地，所述强质子酸处理过程优选在油浴中进行，优选地，所述油浴温度为50-150℃。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述强氧化剂选自浓硫酸、浓硝酸、高锰酸钾、过硫酸钾、五氧化二磷和高氯酸钾中的1种或至少2种的组合，优选浓硫酸、浓硝酸、高锰酸钾中的1种或至少2种的组合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述超声剥离的超声功率为800-1500W，超声时间为150-350S；

所述离心为高速离心，优选高速离心的离心转速为4000-6000转/分钟，离心时间为300-800S。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述碱液选自氢氧化钠水溶液和/或氢氧化钾水溶液；所述碱液浓度为5-20mol/L；

所述醇类有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丁醇、异丙醇、丙三醇、庚醇、戊醇中的1种或至少2种的组合，优选甲醇。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述反应釜为密闭容器，优选聚四氟乙烯材质的密闭反应釜；所述密闭反应温度为100℃~250℃，优选180℃~190℃；所述密闭反应时间为5-25h。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述分离为离心分离，优选离心分离转速为4000-6000转/分钟；所述洗涤的终点为洗至母液pH值为6.0-8.0；所述洗涤采用稀酸和去离子水清洗，优选稀盐酸和水。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述的煅烧温度为100-500℃，优选100-200℃。

9.一种二氧化钛纳米管/石墨烯复合材料，由权利要求1-8任一项所述的方法制备得到，其特征在于，所述复合材料是粒径300nm以下的纳米粉体。

10.一种如权利要求9所述的二氧化钛纳米管/石墨烯复合材料的用途，其特征在于，所述复合材料用于电极材料、光催化、太阳能裂解水、太阳能电池、环境保护等领域领域。