[发明专利]一种以（001）活性面为主的CuO/TiO2/石墨烯复合光催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米光催化材料制备技术领域，具体涉及一种以（001）活性面为主的CuO/TiO₂/石墨烯复合光催化剂及制备方法。

技术背景

TiO₂因其化学稳定性高、耐光腐蚀且具有较大的禁带宽度(Eq=3.2eV)、光催化活性高，无毒、成本低等优点，所以对TiO₂的光催化研究最为活跃。但由于受到禁带宽度的影响，TiO₂只能吸收紫外光，并且太阳光中的紫外光很少，所以TiO₂对太阳光的利用率较低，因此研发在可见光下具有较高太阳光利用率的材料是目前研究的重点。

由于广泛的实际应用性和基本原理重要性,可控合成具有高百分率活性面的锐钛相Ti0₂纳米晶受到人们越来越多的关注。理论计算和实验数据表明,锐钛相Ti0₂的(001)晶面比热力学稳定的(101)晶面展现更强的反应活性。此外,许多文献也说明暴露(001)高能面的TiO₂体在多种应用领域中(如光催化剂,锂电池等)展现更有价值的应用前景。

由于石墨烯材料所具有的优良的导电率、力学性能、热化学稳定性及巨大的表面积等优点使得它用于TiO₂的修饰倍受青睐。研究表明，石墨烯因其卓越的电学性质,能够有效地分离Ti0₂光照后生成的电子-空穴对，进而提高其光催化效率。

以往制备的光催化复合体系主要为二元复合体系， 而最近几年，两组分共掺杂 TiO₂制备三元复合光催化剂的研究迅速发展, 三组分的协同效应使三元复合光催化剂表现出比纯 TiO₂和二元复合光催化剂更高的光催化活性。

但将暴露{001}面的Ti0₂与石墨烯和CuO结合制备的复合光催化剂未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以（001）活性面为主的CuO/TiO₂/石墨烯复合光催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案

一种以（001）活性面为主的CuO/TiO₂/石墨烯复合光催化剂，由以（001）活性面为主的CuO/TiO₂和石墨烯复合而成，按质量比计算，以（001）活性面为主的CuO/TiO₂：石墨烯为100：10。

上述的一种以（001）活性面为主的CuO/TiO₂/石墨烯复合光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、将Cu(NO₃)₂、钛酸四丁酯和HF混合加入到反应釜中，在180℃的干燥箱中加热24h，随后在空气中自然冷却至室温，然后控制转速为4000r/min离心5min，收集到的白色沉淀依次用乙醇和水洗涤三次后，浸泡到0.1M的NaOH溶液中30min，然后过滤，所得的滤饼用水洗涤至中性，最后在40℃干燥得到以（001）活性面为主的CuO/TiO₂白色粉末；

上述所用的Cu(NO₃)₂、钛酸四丁酯和HF的量，按Cu(NO₃)₂：钛酸四丁酯：HF为0.0137g:5ml:0.8ml的比例计算；

（2）、将天然石墨采用Hummer's化学法进一步氧化得到石墨氧化物，然后将石墨氧化物加入到无水乙醇中超声剥离2h，得到分散均匀的石墨氧化物的分散液；

          所用的石墨氧化物和无水乙醇的量，按石墨氧化物：无水乙醇为3mg:5ml的比例；

（3）、将步骤（1）所得的以（001）活性面为主的CuO/TiO₂白色粉末加入到步骤（2）所得的石墨氧化物的分散液中，搅拌3h后放入100ml聚四氟乙烯反应釜，然后控制温度为120℃进行反应3h，得到的反应液抽滤，所得的滤饼用去离子水洗涤至中性为止后，控制温度为40℃下干燥12h，即得以（001）活性面为主的CuO/TiO₂/石墨烯复合光催化剂；

所用的以（001）活性面为主的CuO/TiO₂白色粉末和石墨氧化物的分散液的量，按质量比计算，以（001）活性面为主的CuO/TiO₂白色粉末：石墨氧化物为100：10的比例计算.

本发明的有益效果