[发明专利]一种花状TiO2/石墨烯光催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料学和环境科学领域，具体涉及一种花状TiO₂/石墨烯光催化剂的制备方法及其应用。

技术背景

五氯酚钠属中等毒类，具有较高的水溶性，易通过水为载体广泛地扩散，人会因为皮肤接触或误食导致乏力、头晕、呕吐、腹泻等症状，并对CHO细胞DNA直接造成断裂损伤，对人体具有潜在的致癌性。而葡萄园中常用五氯酚钠作为一种强力杀菌剂，在葡萄休眠期作为铲除剂使用，以杀灭枝干上的越冬病毒。在葡萄生长的不同时期，会喷洒不同浓度的五氯酚钠，而残留的五氯酚钠如果处理不当会随着人们的食用进入人们体内，造成一定的危害。

针对葡萄园中的五氯酚钠给人们带来的不安全性，对葡萄园中的五氯酚钠进行降解。光照是葡萄进行光合作用唯一的能源，是葡萄进行能量和物质循环的动力，并且通常葡萄生长在pH为6～6.5的微酸性环境中，而五氯酚钠遇酸会析出五氯酚结晶，常温下不易挥发，继而残留在葡萄园中。传统的物化法和生化法，首先适用于碱性环境，其次过程复杂，会形成二次污染，可生化性差，导致降解率低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明目的在于提供一种花状TiO₂/石墨烯光催化剂的制备方法及其应用，所涉及的光催化剂以四氯化钛TiCl4作为钛源，溴代N-丁基吡啶离子液体(简称为[Bpy]Br)作为形状控制剂，催化剂形状为花状，通过水热微波法制备而成，所涉及的光催化剂专门的应用于处理葡萄园中的五氯酚钠。

为达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种花状TiO₂/石墨烯光催化剂的制备方法，包括以溴代N-丁基吡啶离子液体为形状控制剂进行TiO₂/石墨烯光催化剂的制备即得花状TiO₂/石墨烯光催化剂。

具体的，包括以溴代N-丁基吡啶离子液体为形状控制剂,TiCl₄和氧化石墨烯为原料，通过水热微波法制备得到花状TiO₂/石墨烯光催化剂。

具体的，氧化石墨烯与TiCl₄的用量比为4g:0.5mol，TiCl₄与溴代N-丁基吡啶离子液体的用量比为0.0025mol:10mL。

更具体的，包括：

步骤一：制备氧化石墨烯水溶液，氧化石墨烯水溶液的浓度为4g/L；

步骤二：制备浓度为0.5mol/L的TiCl₄水溶液；

步骤三：将步骤一制备的氧化石墨烯水溶液、溴代N-丁基吡啶离子液体与步骤二制备的的TiCl₄水溶液按体积比为1:2:1的比例混合均匀得到制备混合液；再将制备混合液通过水热微波法处理得到光催化剂。

且，所述的水热微波法的微波加热功率为120～130W，微波时间为30～60min。

所述的制备方法制备得到的花状TiO₂/石墨烯光催化剂降解葡萄园中五氯酚钠的应用。

本发明的优点为：

(1)本发明在制备TiO₂/石墨烯催化剂过程中，不需要添加还原剂，是一个绿色过程，氧化石墨烯能够很好地吸收微波能量进行还原、加热过程；另外，[Bpy]Br具有很强的微波吸收能力，更好的促进了氧化石墨烯的氧化过程；

(2)本发明制备的TiO₂/石墨烯复合材料光催化剂具有氧化性，而葡萄中含有一种强力抗氧化剂类黄酮，在不损伤葡萄和良好的光照条件下，TiO₂/石墨烯可与五氯酚钠发生反应，降解葡萄中残留的五氯酚钠，可达到较好的处理效果；

(3)本发明的方法操作简单、环保，成本低，制得的花状TiO₂/石墨烯催化剂活性明显增强，降解效率显著提高，这为处理葡萄上残留的五氯酚钠的处理提供了一种新的思路。

附图说明

图1为实施例1制备得到产物的扫描电子显微镜图(SEM)；

图2为实施例2制备得到产物的扫描电子显微镜图(SEM)；

图3为实施例3制备得到产物的扫描电子显微镜图(SEM)；

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。

具体实施方式