[发明专利]石墨烯-铁离子改性TiO2光触媒复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料，其特征在于：包括由铁的硝酸盐与无水乙醇混合得到的A 溶液；钛酸丁酯与A 溶液混合，得到的B溶液；向B 溶液滴入盐酸和去离子水，陈化后得到的铁离子掺杂型二氧化钛溶胶；氧化石墨烯加入水和有机溶剂的溶液混合得到的分散液C；将上述铁离子掺杂型二氧化钛溶胶与分散液C中合得到石墨烯/铁离子掺杂型二氧化钛溶液；石墨烯/铁离子掺杂型二氧化钛溶液置于水浴反应釜中反应，制备出石墨烯-铁离子改性TiO₂复合材料。

2.一种石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料，其特征在于：其中A溶液中铁的硝酸盐与无水乙醇的摩尔比为1 ∶ 1000 ～ 5000；B溶液中钛酸丁酯与A 溶液的体积比为1 ∶ 1 ～ 5；铁离子掺杂型二氧化钛溶胶陈化前B 溶液与去离子水的体积比为1 ∶ 1 ～ 5；分散液C中水和有机溶剂的质量比为1 ：1，氧化石墨烯分散于混合液中浓度为0.1 ～ 0.3mg/mL；石墨烯/铁离子掺杂型二氧化钛溶液中铁离子掺杂型二氧化钛溶胶与分散液C的体积比为5:100～45:100。

3.一种石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：将铁的硝酸盐倒入无水乙醇中混合，用超声波震荡至完全溶解，得到A 溶液；

步骤2：再将钛酸丁酯缓慢倒入进行磁力搅拌的A 溶液中，得到B 溶液；

步骤3：向B 溶液滴加盐酸和去离子水的混合液并调节PH值，继续搅拌，得到白色悬浊液；

步骤4：将白色悬浊液置于室温下陈化即可得到铁离子掺杂型二氧化钛溶胶；

步骤5：将氧化石墨烯加入水和有机溶剂的溶液中超声分散得到棕色透明均一的分散液C；

步骤6：在磁力搅拌下将步骤4得到的铁离子掺杂型二氧化钛溶胶滴加到步骤5得到的分散液C中得到石墨烯/铁离子掺杂型二氧化钛溶液；

步骤7：将步骤6石墨烯/铁离子掺杂型二氧化钛溶液置于水浴反应釜中反应，将反应物冷却至室温抽滤、洗涤、冷冻干燥即得到石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料。

4.根据权利要求3所述的石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中所述铁的硝酸盐为硝酸铁九水合物，铁的硝酸盐与无水乙醇用超声波震荡5 ～ 10分钟。

5.根据权利要求3所述的石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3所述B 溶液滴加盐酸和去离子水的溶液并进行磁力搅拌，滴加完后继续搅拌30～60分钟，其PH值为1 ～ 3。

6.根据权利要求3所述的石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于：步骤4中白色悬浊液置于室温下陈化时间是1～5天。

7.根据权利要求3所述的石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于：步骤5中有机溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、N，N-二甲基甲酰胺酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮的其中一种。

8.根据权利要求3所述的石墨烯-铁离子改性TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于：步骤7中石墨烯/铁离子掺杂型二氧化钛溶液置于反应釜中进行反应，其反应釜的温度为80～150℃，反应时间为1～8小时。