[发明专利]一种具有光催化活性的高分子复合膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有光催化活性的高分子复合膜材料及其制备方法，(1)将氧化石墨烯、去离子水和无水乙醇混合，超声分散后滴加钛酸，加热反应，反应液冷却后过滤、洗涤得包含TiO₂‑氧化石墨烯纳米材料的悬浮体系；(2)将悬浮体系移入高压釜中，加入还原剂，密闭后热处理，冷却后分离，洗涤、烘干后得TiO₂‑氧化石墨烯纳米粉末材料；(3)TiO₂‑氧化石墨烯纳米粉末材料悬浮于甲基丙烯酸甲酯中，超声分散后加入引发剂，水浴中搅拌反应制得铸膜液，将铸膜液均匀刮涂在基底上，烘干后即得。本发明方法合成工艺简单，得到无机纳米TiO₂粒子与石墨烯结合紧密，石墨烯‑TiO₂复合材料在聚甲基丙烯酸酯高分子膜中分散均匀。

技术领域

本发明涉及有机无机杂化功能膜的制备以及多相光催化制备和应用领域，具体涉及一种具有光催化活性的高分子复合膜材料的制备方法。

背景技术

自TiO₂在紫外光下降解多氯联苯等有机污染物的报道以来，以TiO₂为代表的多相半导体光催化得到了长足的发展，取得了令人瞩目的成果。

例如公开号为CN104307549A的中国发明专利申请公开了一种碳酸铜负载的二氧化钛紫外光光催化剂及其制备方法，所述光催化剂按原料的重量份数比计包括1份二氧化钛、0.2～0.5份的无机碳酸盐、0.001～0.5 份的无机铜盐。该方法将的无机碳酸盐溶于水中，得到摩尔浓度为0.1～ 1.0mmol/L的无机碳酸盐水溶液；再将二氧化钛分散入无机碳酸盐水溶液中，得到悬浮液；最后将无机铜盐缓慢加入步骤3)得到的悬浮液中，搅拌均匀，洗涤静置后，用滤纸过滤，在温度为60～100℃条件下真空干燥4～ 8h，即得到碳酸铜负载的二氧化钛紫外光光催化剂。

目前，阻碍多相光催化在实际环境治理领域中应用的有两个主要难点：高性能纳米催化剂难以回收；催化剂在实际环境体系中光利用率低。尤其是纳米催化剂难回收是困扰多相光催化实际应用发展的首要问题。多相光催化过程中，小粒径纳米粒子在实际应用中难以回收，这导致催化剂不能重复利用从而限制了多相光催化的实际应用。为此，研究者提出了多种TiO₂纳米材料的固载方法。但在大部分研究中，固载后TiO₂复合催化剂出现了严重的光利用率低的问题。

近年来，功能高分子材料研究兴起为制备高活性负载固定TiO₂提供了一个全新的思路。但是，TiO₂是典型的无机物，其表面亲水，难以在高分子聚合物材料中均匀分散；另外，大部分高分子材料透光性能不强，高分子包覆的部分TiO₂粒子无法有效地被光源激发。因此，如何有效提升 TiO₂纳米粒子在高分子聚合物中分散性，制备包含均匀分散TiO₂的高分子杂化膜光催化体系；并且增加该高分子膜体系的透光性能，提升催化剂的光利用率，从而制备新型的具有光催化活性的TiO₂-高分子复合膜，为本领域的研究趋势。

发明内容

本发明提供了一种具有光催化活性的高分子复合膜材料及其制备方法，该方法合成工艺简单，使用本发明得到无机纳米TiO₂粒子与石墨烯结合紧密，石墨烯-TiO₂复合材料在聚甲基丙烯酸酯高分子膜中分散均匀。

一种具有光催化活性的高分子复合膜材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氧化石墨烯、去离子水和无水乙醇混合，超声分散得棕黑色悬浮溶液，强烈搅拌下将钛酸丁酯逐滴加入棕黑色悬浮溶液中，然后在 60～100℃下反应4～6小时，所得反应液冷却后过滤、洗涤至洗涤液呈中性，得TiO₂-氧化石墨烯纳米复合材料，将所得TiO₂-氧化石墨烯纳米材料重悬于纯净水中形成悬浮体系；