[发明专利]氨基葡萄糖助晶化的TiO2@石墨烯复合纳米材料的合成方法

说明书

本发明涉及一种氨基葡萄糖助晶化的TiO₂@石墨烯复合纳米材料的制备方法。本发明采用一步法，以热解还原的氧化石墨烯、钛酸四丁酯（TBOT）为原料，纯水为溶剂，采用简单的水热合成方法，在四丙基氢氧化铵（TPAOH）提供的碱性环境中，通过氨基葡萄糖盐酸盐的助晶化作用，得到形貌均一的TiO₂@石墨烯复合纳米材料。所得复合材料中，结晶良好的锐钛矿晶相的超小氧化钛纳米粒子均匀分散在石墨烯表面，其粒径在10 nm左右。光催化性能结果表明，该法制得的TiO₂@石墨烯复合纳米材料具有优异的光催化性能，在环境治理和新能源等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种TiO₂@石墨烯复合纳米材料的制备方法。

背景技术

半导体光催化技术已广泛应用于各种污染物的处理。在所有的光催化剂中，二氧化钛由于其无毒、廉价和好的化学稳定性而受到了广泛的关注。在光催化过程中，二氧化钛受到光照射吸收光能后，其中的电子由价带跃迁到导带，产生了光生电子和空穴，具有还原性的光生电子和具有氧化性的空穴会对污染物达到降解的目的。然而空穴和电子对会快速重新结合或消散从而影响二氧化钛的光催化效率。为了解决这个问题许多研究工作都集中在如何提高二氧化钛光催化剂的性能上。研究表明，在多数情况下基于二氧化钛的复合材料相较于纯的二氧化钛会表现出更优异的光催化性能。在目前的复合材料中，二氧化钛和石墨烯的结合受到了人们极大的关注。

石墨烯，凭借其独特的二维结构、较大的比表面积、优异的导电性及极好的化学稳定性使其成为制备负载复合材料非常理想的载体。在二氧化钛/石墨烯复合材料中，石墨烯由于其良好的吸光特性会更容易吸收光能又由于其优异的导电性会抑制光生电子和空穴的重新结合，从而达到提高二氧化钛光催化性能的目的。目前，对于石墨烯负载二氧化钛复合材料的研究，虽然已经取得了一定的成绩，但合成过程往往较复杂，所得产物中二氧化钛粒子粒径一般较大且团聚现象明显。因此，如何能够简单有效地将TiO₂和石墨烯牢固的结合在一起，形成颗粒分散均匀且比表面积较大的TiO₂/石墨烯纳米材料，进而充分发挥两者的协调作用制备出性能更加优异的复合材料，具有非常重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种TiO₂@石墨烯复合纳米材料。

本发明的目的之二在于提供该复合纳米材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种TiO₂@石墨烯复合纳米材料，其特征在于：该材料由超细TiO₂纳米颗粒与石墨烯复合而成，且得到的复合材料里金属氧化物分散性较好。

一种制备上述的TiO₂@石墨烯复合纳米材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.将还原氧化石墨烯加入到去离子水中，配制成浓度为：0.0625 mol/L的溶液；加入氨基葡萄糖盐酸盐，搅拌0.5～1 h；再将钛酸四丁酯（TBOT）逐滴滴入上述溶液，继续搅拌0.5～1 h；加入四丙基氢氧化铵（TPAOH），60～80 ℃继续搅拌3～6 h；所述的还原氧化石墨烯、氨基葡萄糖盐酸盐、钛酸四丁酯、四丙基氢氧化铵的摩尔比为：1:0.056～0.223:0.227～0.376:0.172～0.283；

b.将步骤a所得混合溶液在120～180 ℃条件下反应12～24 h；反应完成后，将产物用去离子水和乙醇反复洗涤、离心分离后，烘干，氮气氛围煅烧即得TiO₂@石墨烯复合纳米材料。