[发明专利]一种贵金属/石墨烯担载锰锌基弱光光触媒的制备方法

说明书

本发明提供了一种贵金属/石墨烯担载锰锌基弱光光触媒的制备方法，首先将Pt或Pd等贵金属氯化物溶于水中，然后加入足量的石墨烯微片粉末，酰胺类非离子表面活性剂，乳化，制备石墨烯表面均匀分布有贵金属氯化物的复合微片浆料；其次，将锰、锌和稀土化合物溶于水中，加入络合剂，搅拌，添加氨水调节pH值，超声震荡，加热，待凝胶态后马弗炉焙烧，制成弱光光触媒催化材料；最后，将弱光光触媒加入到复合微片浆料中，搅拌，高压均质处理，加入触变剂调节粘度，冷冻干燥，280℃处理，得到贵金属/石墨烯微包覆锰锌‑稀土基弱光光触媒粉末材料。该材料在弱光作用下可产生羟基自由基，可以无选择性地降解室内的污染物，杀死细菌、霉菌和病毒。

技术领域

本发明属于光触媒催化剂制备技术领域，具体涉及一种贵金属/石墨烯担载锰锌基弱光光触媒的制备方法。

背景技术

光触媒也叫光催化剂，是一种以纳米级具有光催化功能的半导体材料的总称它能在光照射下产生强氧化性的物质(如羟基自由基、氧气等)，并且可用于分解有机化合物、部分无机化合物、细菌及病毒等。日常生活中，光触媒能有效地降解空气中有毒有害气体如甲醛等，高效净化空气；同时，能够有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，是未来清洁能源生产和环境污染治理的理想材料之一。

以TiO₂和ZnO为代表的传统光催化剂，由于较窄的光响应范围和较低的光生电子-空穴对分离效率，限制了其实际应用。因此，对传统紫外光响应半导体材料和新型可见光响应半导体材料进行微结构的调控和优化，构筑制备过程相对简便、成本较低和光催化活性较好的复合光催化材料，以及研究其构效关系仍然是光催化领域的一个重要课题。

在材料学领域：石墨烯高的导电性可以加快光诱导电子传输，促进电子-空穴活性位点的表面吸附解离效率；锰-稀土掺杂的氧化锌纳米棒作为活性材料能够最大限度地发挥尺寸和界面优化性能。引入的贵金属与石墨烯层的协同作用，有效地扩展了体系的光吸收范围，增强了光吸收强度以及促进了光生电子-空穴的分离，协同增强了可见光捕获能力以及提高了光生电子-空穴对的分离率，同时石墨烯材料的复合也减少了贵金属的使用量。

因此，本发明制备的这种贵金属/石墨烯担载锰锌基弱光光触媒复合材料具有增强光电流产生的作用而且对光催化活性也有显著的改善，即在可见光下可以被激发，其加强的导电性加速了电子的转移，并提供更多的反应活性位，增强了污染物气体、细菌或病毒在光触媒表面的吸附和解离效率，三者的协同效应使得该复合材料成为一种在弱光条件下活性很高的的光催化材料，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明提供一种贵金属/石墨烯担载锰锌基弱光光触媒的制备方法，其具体步骤如下：

(1)将Pt或Pd等贵金属氯化物溶于水中，然后加入足量的石墨烯微片粉末，酰胺类非离子表面活性剂，乳化，制备石墨烯表面均匀分布有贵金属氯化物的复合微片浆料；

(2)将锰、锌和稀土的硝酸盐或醋酸盐溶于水中，加入络合剂，搅拌，添加氨水调节pH值，超声震荡，加热，使锰、锌和稀土等金属离子可以与络合剂完全络合，形成透明的溶胶；

(3)待步骤(2)中的溶胶在加热条件下形成粘稠凝胶态后，再放入烘箱预烘烤，碳化，制成锰锌-稀土基弱光光触媒前驱体；

(4)将步骤(3)制得的锰锌-稀土基弱光光触媒前驱体放入马弗炉中低温焙烧，制成锰锌-稀土基弱光光触媒催化材料；

(5)将步骤(4)制得的锰锌-稀土基弱光光触媒催化材料加入到复合微片浆料中，剪切，搅拌，高压均质处理，加入触变剂调节粘度，得到软团聚已经打开并表面微包覆有贵金属氯化物/石墨烯的锰锌-稀土基弱光光触媒混合液；

(6)将步骤(5)制得的贵金属氯化物/石墨烯的锰锌-稀土基弱光光触媒混合液进行冷冻干燥，在干燥出箱前再280℃热处理，得到贵金属/石墨烯微包覆锰锌-稀土基弱光光触媒粉末材料。