[发明专利]一种纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材 料及其制备方法与应用。

背景技术

石墨烯具有六元环碳结构，碳原子之间以sp²杂化结构相互连接，并紧密堆 积形成特殊的蜂窝状单原子层。石墨烯是一种二维平面材料，具有可与金刚石 相媲美的强度，是目前世界上最薄和最硬的材料，而且比表面积巨大，导电和 导热性能良好。因此，石墨烯在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具 有广泛的应用前景。

TiO₂是一种高效、无毒、化学性质稳定、抗光氧化性强、价格低廉的光催 化剂。TiO₂光催化/光电催化技术在有毒、难生化降解的有机废水废气处理应用 方面引起了广泛重视。但是，TiO₂的光催化活性在很大程度上受其颗粒尺寸与 比表面积的影响。粒径在纳米尺度范围内的TiO₂，其催化活性会有明显的提高。 因此，利用石墨烯的巨大比表面积，制备得到的TiO₂/石墨烯复合材料有望进一 步提升催化活性。现有TiO₂/石墨烯复合材料的制备过程复杂，得到的复合材料 的催化效率不高，严重制约了TiO₂/石墨烯复合材料的应用。因此，提供一种操 作简单、产物催化效率高的制备方法非常有实际意义。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，克服现有的TiO₂/石墨烯复合材料中比 表面积小、光催化效率低的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种高效纳米二 氧化钛/氧化石墨烯复合材料的制备方法。该制备方法操作简单，所得复合材料 的比表面积大，光催化效率高。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的纳米二氧化钛/氧化石墨烯 复合材料。

本发明的再一个目的在于提供上述纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料的应 用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯固体溶解在去离子水和无水乙醇中，超声处理30～90min； 然后加入纳米二氧化钛，搅拌1～3h，使其混合均匀得到悬浮液；接着将悬 浮液于100～120℃反应1～3h；最后通过过滤和风干再生得到纳米二氧化钛/ 氧化石墨烯复合材料。

所述的氧化石墨烯固体和去离子水的质量比为1：(200～1000)。

所述的无水乙醇和去离子水的体积比为1：(1～9)。

所述的氧化石墨烯固体和纳米二氧化钛的质量比为1：(7～9)。

所述的搅拌速度为200～300r/min。

一种纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料，其由上述的制备方法获得。

所述的纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料可用于吸附阳离子染料、阴离子 染料和非离子染料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明制得的纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料比表面积大，光催化效率 高。在吸附低浓度(＜100mg/L)染料时效果非常明显，而且制备工艺简单，易 于操作。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。本发明制备方法中各起始原料可从市场购得或按照现有技术方法制备获 得。

实施例1

一种纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

取40mg氧化石墨烯固体溶解在40mL去离子水和4mL无水乙醇中，超声 处理30min。然后加入0.28g纳米二氧化钛，以200r/min的转速搅拌1h，使其 混合均匀；接着把得到的悬浮液置于不锈钢反应釜中，维持温度100℃，时间 1h；最后，通过过滤和风干再生得到纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料。

实施例2

一种纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：