[发明专利]石墨烯/TiO2

说明书

本发明公开了一种石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法，将氧化石墨烯分散于水中得到质量浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液，将0.003‑0.019g TiO2超声分散于10mL氧化石墨烯分散液中得到石墨烯/TiO2分散液，将石墨烯/TiO2分散液在抽滤膜上抽滤得到石墨烯/TiO2复合膜，再将得到的石墨烯/TiO2复合膜自然晾干、还原得到石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜。本发明采用简单的抽滤法制备出易于回收利用的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜，该光催化膜在可见光照射下对有机污染物的降解效率较高。

技术领域

本发明属于自然可见光光催化剂的合成技术领域，具体涉及一种石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法。

背景技术

光催化氧化技术（photocatalytic oxidation）是一种新型的绿色高级氧化技术，可直接利用太阳光在常温常压条件下催化降解废水及空气中的有机污染物，具有工艺简单、操作方便的优点，降解彻底且无二次污染，在环保领域具有广泛的应用前景。光催化氧化技术的核心是高效光催化剂的研发。TiO2具有催化效率高、化学性质稳定、廉价无毒等优点，被认为是较为理想的光催化剂。但是TiO2的禁带宽度较大（锐钛矿型TiO2的禁带Eg=3.2eV），只能被波长较短的紫外线所激发，而这部分的紫外光仅占太阳光的3%-5%，对太阳能的利用率较低。

在光催化降解过程中，粉末类样品易流失，且光激发产生的电子-空穴对易复合，使得光催化反应的量子效率很低。如何减小TiO2的禁带宽度和电子-空穴对的复合率，提高可见光催化活性和重复利用性能有望推动TiO2光催化材料的工业化应用。研究者为此做了大量的改性研究如金属离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合、表面光敏化等来提高TiO2的可见光催化活性。近年来的研究发现，TiO2与活性炭、碳纳米管、石墨烯等碳类材料复合能大幅提高其光催化性能。其中石墨烯因其具有优异的 导电性，容易捕获光生电子并充当电子转移的媒介，从而有效阻止了载流子的复合，是光催化材料的理想载体。此外，石墨烯内部的芳香结构可与污染物形成π-π共轭作用从而表现出对污染物强烈的吸附作用，其较高的机械强度为催化剂的沉积提供了一个二维面结构。从应用角度看，光催化剂存在诸如光催化量子效率低、吸收利用波长范围窄、粉末回收困难等问题，与实际应用之间存在着不小的差距。以环境净化技术为例，如果将石墨烯/TiO2复合光催化剂用于废水处理领域，就可能结合石墨烯膜较高载流子迁移率与TiO2高催化活性的双重优势，制备性能更加优良的光催化剂。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种易于回收利用且具有高效可见光光催化活性的石墨烯/TiO2复合柔性光催化膜及其制备方法，该方法将纳米TiO2负载于石墨烯薄膜上制备出性能优异且易于回收利用的可见光复合光催化剂。