[发明专利]多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO2光触媒复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料，其特征在于，所述的光触媒复合材料以多孔无机陶瓷膜为载体，将石墨烯-TiO₂的复合物负载于载体表面；其中，所述的多孔无机陶瓷膜在所述的光触媒复合材料中的质量百分比为50%~80%，石墨烯-TiO₂复合物在所述的光触媒复合材料中的质量百分比为20%~50%；在所述的石墨烯-TiO₂复合物中，石墨烯在石墨烯-TiO₂复合物中的质量百分比为3%~5%，TiO₂在石墨烯-TiO₂复合物中的质量百分比为95%~97%。

2.如权利要求1所述的一种多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）所述的多孔无机陶瓷膜的制备：

将主要成分为SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、TiO₂、K₂O、Na₂O的煤渣研磨均匀；然后向前述的煤渣研磨物中加入粒径为0.02 mm的发泡剂；再采用半干法在成型压力为38 MPa的条件下将前述的发泡剂和煤渣的混合物压模成型，压制成薄片；将压制的薄片在马弗炉中1100℃下煅烧2 h即获得粉煤灰基多孔无机陶瓷片；然后将粉煤灰基多孔无机陶瓷片研磨得到所述的多孔无机陶瓷膜；

（2）所述的石墨烯-TiO₂复合材料的制备：

室温下，将石墨烯放入无水乙醇中，先进行第一次超声波处理，然后加入钛酸正丁酯；再进行第二次超声波处理，得到所述的石墨烯-TiO₂复合材料；

（3）所述的多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料的制备：

在步骤（2）进行第二次超声波处理的过程中，将步骤（1）制取的多孔无机陶瓷膜和乙酸溶液加入到步骤（2）制备的溶液中，超声波处理直至溶胶的出现，得到多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料溶胶；然后将所述的多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料溶胶在室温条件下老化数天，得到老化的多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料溶胶；将所述的老化的多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料溶胶样品进行干燥、焙烧，即得到多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料，且使得到的光触媒复合材料中，所述的多孔无机陶瓷膜在所述的光触媒复合材料中的质量百分比为50%~80%，石墨烯-TiO₂复合物在所述的光触媒复合材料中的质量百分比为20%~50%；在所述的石墨烯-TiO₂复合物中，石墨烯在石墨烯-TiO₂复合物中的质量百分比为3%~5%，TiO₂在石墨烯-TiO₂复合物中的质量百分比为95%~97%。

3.根据权利要求2所述的多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的煤渣的研磨粒径为0.06 mm~0.09 mm；所述的发泡剂为玉米淀粉，且用量为发泡剂和煤渣总质量的10%；所述的煅烧后薄片的研磨粒径为0.1 mm~0.3 mm。

4.根据权利要求2所述的多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中第一次超声波处理时间为15 min，第二次超声波处理时间为30 min。

5.根据权利要求2所述的多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的干燥所用的设备为普通鼓风干燥箱，干燥温度为80℃，干燥时间为10 h；所述的焙烧在氮气氛围下进行，焙烧温度为550℃，焙烧时间为1.5 h；所述的乙酸的浓度为0.5 mol/L，TiO₂与乙酸的摩尔比为4:1。