[发明专利]新型银负载磁性石墨烯基TiO2纳米管的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光催化降解催化剂的制备方法与应用技术，特别涉及一种银 负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管复合材料在含有塑化剂（邻苯二甲酸二辛酯）废水降解中的 应用技术。

背景技术

单纯的光催化剂TiO₂具有化学性质稳定、价廉、无毒、活性高等优点一直被认为是 一种接近理想的光催化材料之一。但是TiO₂为宽带隙的半导体，只能吸收太阳光中的紫外 光部分(只占太阳光能的3-5%)，而同时TiO₂中的光生电子-空穴对极易复合这两个原因，极 大地限制了TiO₂的光催化效率，使得目前报道的改性TiO₂光催化剂的效果不甚理想，因此高 性能的改性TiO₂光催化材料的研发仍需进行。而且扩展TiO₂的光吸收范围和抑制光生载流 子的复合，就成为提高TiO₂光催化性能的关键。为进一步提高TiO₂的光催化性能，研究者针 对限制TiO₂光催化性能的两个因素，尝试了多种解决途径，主要包括二氧化钛改性，贵金属 沉积、复合半导体、离子掺杂、表面光敏化、表面还原处理、表面螯合及衍生技术、超强酸化 等。贵金属沉积就是将Ag、Pt和Cd等金属元素沉积在TiO₂表面，使得TiO₂上的电子可以从较 高的费米能级转移到具有较低费米能级的金属上，直到二者费米能级相持平，从而整体上 降低体系的带隙能，提高可见光活性。离子掺杂就是将N或者C元素与TiO₂进行掺杂，使掺杂 的离子可以形成捕获中心，同时形成晶格缺陷，成为电子-空穴对的陷阱，抑制电子-空穴对 的复合，从而提高反应效率。此外，将WO₃、SnO₂等氧化物与二氧化钛进行复合，制成复合半导 体，使所掺杂的半导体与TiO₂具有不同能级的导带和价带，从而使复合后的材料具有新的 导带和价带。复合材料在受到光照后，电子和受到激发，分别迁移至TiO₂的导带和复合材料 的价带，从而实现了载流子的有效分离，提高光催化效率。经过改性后的二氧化钛虽然在一 定程度上提高了光催化降解效率，但是，对于太阳光中可见光部分的利用依然没有涉及，不 能利用可见光极大地降低了TiO₂的在光催化领域的应用价值，同时光催化效率也有待进一 度提高。而且催化剂不易分离且回收使用次数低。容易造成浪费。因为二氧化钛的团聚，使 得催化剂接触面与界面接触不充。

近年来，氧化石墨烯具有良好的导电能力和独特的二维平面结构，在光催化降解 领域有巨大的应用潜力，它可以通过在半导体中交联石墨烯使得光生电子快速传入导带， 降低光生电子和空穴的复合几率，从而提高光催化的效率。此外氧化石墨烯巨大的比表面 积可以增加对染料的吸附，从而增加催化材料表面染料量。使得催化剂与染料充分接触。从 而进一步提高光催化效率。

TiO₂纳米管是TiO₂的又一种存在形式，由于纳米管具有大的比表面积，因而具有较 高的吸附能力，可望提高TiO₂的光电转换效率、光催化性能。磁性纳米粒子的引入，可以增 加催化剂的可控性，使得在溶液中更容易分离。银纳米粒子的引入可以减少TiO₂的禁带宽 度，增强TiO₂对可见光的响应，并可以充当电子捕获剂，减少电子-空穴对的复合。增加光降 解效率。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种易分离可重复使用且对太阳光响应好的光催化降 解催化剂的制备方法与应用技术，主要是以氧化石墨烯-TiO₂纳米管为载体，对其进行功能 化改性，合成对含有塑化剂（邻苯二甲酸二辛酯）的污染废水具有高降解率、高催化活性的 光催化剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现:

一种新型银负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管复合材料制备方法，特征在于该方法具有以 下工艺步骤：

1）磁性氧化石墨烯的制备