[发明专利]一种易于回收、可多次使用的有机染料光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，尤其涉及一种易于回收、可多次使用的有机染料光催化剂及其制备方法。

背景技术

能源资源、耕地资源和水资源并称为支撑我国经济社会可持续发展的三大重要战略资源。随着全球经济、工业发展的加快和人类活动的加剧，水污染问题日益严重，已成为人类面临的全球性危机。工业废水的排放成为水污染的主要源头。

随着染料纺织工业的迅速发展，染料品种和数量不断增加，合成染料厂和印染厂每年都要排放大量的染料废水，染料废水已经成为工业废水的重点染源之一。根据国家不完全统计，工业废水中有17%~20%来自于染料废水。在2010年仅中国就生产了约150万吨有机染料，这些有机染料的利用率极低，并且往往未经处理就直接排放到环境中，这将直接影响公众健康并破坏环境。因此，如何处理有机染料以减少其危害，成为人们研究的热点。

目前主要发展出了两种处理有机染料的方式：吸附染料和降解染料。对于吸附染料的方式，由于存在吸附容量低和回收操作复杂等原因，其应用受到了较大限制。而对于降解的方式，人们曾经使用TiO₂、ZnO或CdS等半导体材料光催化降解有机染料，随后又发展出各种结构的磁性材料-TiO₂复合物，此种结构的复合物在降解有机染料后可通过磁回收方式回收复合物。但是磁性材料-TiO₂复合物存在一个问题，即此种结构的复合物在降解有机染料的过程中，复合物中的磁性材料被还原，则磁性材料-TiO₂复合物结构遭到破坏，从而回收的复合物减少，若将回收的磁性材料-TiO₂复合物再次降解有机染料，有机染料的降解速率会明显下降。因此，由于光催化剂磁性材料-TiO₂复合材料结构的稳定性不好，其多次降解有机染料降解速率明显减慢。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种易于回收、可多次使用的有机染料光催化剂的制备方法。

有鉴于此，本发明提供了一种易于回收、可多次使用的有机染料光催化剂复合物的制备方法，包括以下步骤：

a）将氧化石墨烯溶液、钛酸异丙酯、硫酸和酒精混合，得到混合液；

b）将所述混合液加热并发生反应，得到石墨烯-二氧化钛复合物；

c）将所述石墨烯-二氧化钛复合物、含有Fe²⁺和Fe³⁺的溶液与含有OH^-的溶液混合，加热并发生反应，得到光催化剂复合物。

优选的，所述步骤a）具体为：

将配比为4~10mL：40~100μL：110~250μL：20~200mL的氧化石墨烯溶液、钛酸异丙酯、硫酸和酒精混合，得到混合液，所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.5mg/mL。

优选的，步骤b）中所述加热分为第一次加热和第二次加热。

优选的，所述第一次加热的温度为60℃~100℃，所述第一次加热的时间为4h~30h。

优选的，所述第二次加热的温度为150℃~240℃，所述第二次加热的时间为4h~30h。

优选的，所述Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为（1.4~2.6）：（2.4~3.6）。

优选的，所述含有Fe²⁺和Fe³⁺的溶液为FeCl₂·H₂O与FeCl₃·H₂O的水溶液。

优选的，步骤c）中所述加热的温度为50℃~100℃。

优选的，步骤c）中所述加热的时间为2h~10h。

本发明还提供了一种易于回收、可多次使用的有机染料光催化剂复合物，包括：石墨烯层、二氧化钛颗粒层和四氧化三铁层；所述二氧化钛颗粒层位于石墨烯层上，所述四氧化三铁层位于所述二氧化钛颗粒层上。