[发明专利]一种石墨烯基二氧化钛光催化剂的制备方法

说明书

本发明属于光催化领域，具体涉及一种石墨烯基二氧化钛光催化剂的制备方法，以氧化石墨烯为基底材料，以一氧化钛为钛源，形成石墨烯‑纳米二氧化钛复合光催化剂。本发明解决了现有石墨烯二氧化钛复合材料制备困难的问题，利用一氧化钛的还原性与氧化石墨烯的氧基形成反应，实现了二氧化钛的转化和石墨烯的形成。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种石墨烯基二氧化钛光催化剂的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种稳定的二维平面结构功能材料，具有非常优异的导电性、透光性以及较大的比表面积，因而能显示出其出色的光、电性能以及催化性能。目前，石墨烯已经得到了广泛关注。通过将石墨烯与半导体纳米材料复合，可以制备出性能优异的复合材料。当所制得的材料受到激发光源照射时，光生电子可以从半导体颗粒转移到石墨烯中，有效抑制光生电子和空穴的复合，提高光生电子和空穴的寿命，从而提高光催化效率，显著提高光催化材料的性能。这种复合材料在太阳能、锂电池电极材料和污水处理等领域有着潜在的应用。

二氧化钛是一种无毒的半导体材料，由于其具有极好的光电转换能力、优良的稳定性及价廉易得等优异特性，使其在光伏太阳能电池、光催化反应、光催化降解、污水处理等领域有着广泛的应用，但由于其禁带较宽的特点，存在着降解活性较慢的缺点。所以人们对二氧化钛光催化剂进行了广泛的改性研究，其中包括催化剂表面贵金属的沉积、半导体光催化剂的复合、光催化剂的离子掺杂、光敏化以及形成中孔结构等。

近年来，出现了石墨烯二氧化钛的复合材料。目前，石墨烯的制备方法主要有微机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原石墨烯氧化物法和溶剂热法等，而石墨烯二氧化钛复合材料的制备方法主要是水热法、溶剂热法及热还原法等，如：公开号为CN105964236A，公开日为2016年09月28日的中国专利文献公开了一种石墨烯/二氧化钛光催化剂的制备方法，该石墨烯/二氧化钛纳米复合材料由单层石墨烯纳米二氧化钛颗粒组成，所述纳米二氧化钛颗粒分散在石墨烯表面，所述二氧化钛颗粒为锐钛矿型晶体。该专利文献，是通过将前驱体酞酸丁酯分散于一定比例的乙醇/冰醋酸溶液中，再向其加入一定量的氧化石墨烯溶液，通过水热法及马弗炉煅烧制得石墨烯/二氧化钛光催化剂。

现有技术的制备方法一般采用水热法或者热还原法，存在如下问题：反应条件一般在高温高压下进行，技术难度较大，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种石墨烯基二氧化钛光催化剂的制备方法，解决了现有石墨烯二氧化钛复合材料制备困难的问题，利用一氧化钛的还原性与氧化石墨烯的氧基形成反应，实现了二氧化钛的转化和石墨烯的形成。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种石墨烯基二氧化钛光催化剂的制备方法，以氧化石墨烯为基底材料，以一氧化钛为钛源，形成石墨烯-纳米二氧化钛复合光催化剂。

进一步，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1，将氧化石墨烯加入至无水乙醇中球磨搅拌2-4h，均匀平铺在平板上，并挤压烘干得到氧化石墨烯膜；

步骤2，将一氧化钛加入至蒸馏水中搅拌均匀，形成低浓度悬浊液，然后均匀喷洒在氧化石墨烯膜表面，得到双层膜；

步骤3，将双层膜放入氮气环境中，恒温挤压2-4h，然后均匀喷洒双氧水，恒温辊压反应2-4h，得到多膜材料；

步骤4，将多膜材料放入马弗炉中烧结4-6h，得到石墨烯基二氧化钛光催化剂。

所述步骤1中的氧化石墨烯与无水乙醇的质量比为10-20:1，球磨搅拌的压力为5-8MPa，温度为20-30℃，搅拌速度为400-800r/min。

所述步骤1中的挤压烘干的压力为2-5MPa，温度为100-120℃。